Question

10．實驗室中做如下實驗：一定條件下，在容積為2.0L的恒容密閉容器中，發生如下反應：2A（g）+B（g）?2C（g）；?△H=QkJ/mol
（1）若A、B起始物質的量均為零，通入C的物質的量（mol）隨反應時間（min）的變化情況如表：

實驗 序號		0	10	20	30	40	50	60
1	800℃	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
2	800℃	n2	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
3	800℃	n3	0.92	0.75	0.63	0.60	0.60	0.60
4	7 0℃	1.0	0.90	0.80	0.75	0.70	0.65	0.65

根據上表數據，完成下列填空：
①在實驗1中反應在10至20min內反應的平均速率V_c=0.0065mol•L^-1•min^-1，實驗2中采取的措施是使用催化劑；實驗3中n_3＞1.0mol（填“＞、=、＜”）．
②比較實驗4和實驗1，可推測該反應中Q＜0（填“＞、=、＜”），
（2）在另一反應過程中A（g）、B（g）、C（g）物質的量變化如圖所示，根據圖中所示判斷下列說法正確的abd．
a．10～15min可能是升高了溫度  b．10～15min可能是加入了催劑
c．20min時可能縮小了容器體積  d．20min時可能是增加了B的量
（3）一定條件下，向上述容器中通入5molA（g）和3molB（g），此時容器的壓強為P（始）．反應進行并達到平衡后，測得容器內氣體壓強為P（始）的$\frac{7}{8}$．若相同條件下，向上述容器中分別通入a molA（g）、b molB（g）、c molC（g），欲使達到新平衡時容器內氣體壓強仍為P（始）的$\frac{7}{8}$．
①a、b、c必須滿足的關系是a+c=5，b+$\frac{1}{2}$c=3．（一個用a、c表示，另一個用b、c表示）
②欲使起始時反應表現為向正反應方向進行，則a的取值范圍是3＜a≤5．

Answer 1

分析 （1）①反應速率v=$\frac{△c}{△t}$，實驗2中達到平衡時C的物質的量和實驗1相同，但達到平衡所需時間比實驗1短，說明改變的條件是加入了催化劑，溫度不變實驗3中的數據分析可知達到平衡狀態C的物質的量為0.6mol大于實驗1、2 達到平衡狀態C的物質的量，說明C的起始量大于1.0mol；
②比較實驗4和實驗1，溫度降低，起始量相同，達到平衡C的物質的量增大，說明升溫平衡逆向進行；
（2）A.10～15min，反應速率增大；
B.10～15min未到達平衡，且改變條件，速率增大，反應進行向正反應進行，可能為使用催化劑或升高溫度或增大壓強；
C.20min時若縮小了容器體積，則20min時B的物質的量不會變化；
D.20min時A、C的物質的量不變，B的物質的量增大，反應向正反應移動，應增大B的物質的量，可能是增加了B的量．
（3）2A（g）+B（g）?2C（g），反應前后氣體體積減小，壓強不變，說明達到相同平衡狀態，結合等效平衡的判斷依據，恒溫恒容條件下，通過極值轉化，滿足起始量是“等量等效”分析計算；欲使起始時反應表現為向正反應方向進行，A的物質的量大于平衡時的物質的量，但起始總量不能超過5mol，據此答題．

解答 解：（1）①在實驗1中反應在10至20min內反應的平均速率V_c=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.8mol-0.67mol}{2.0L}}{20min-10min}$=0.0065 mol•L^-1•min^-1，實驗2中達到平衡時C的物質的量和實驗1相同都為0.5mol，但達到平衡所需時間實驗2為20min，實驗1為40min，需要時間短，說明是增大反應速率不改變化學平衡，改變的條件是加入了催化劑，溫度不變實驗3中的數據分析可知達到平衡狀態C的物質的量為0.6mol大于實驗1、2 達到平衡狀態C的物質的量，說明C的起始量大于1.0mol；
故答案為：0.0065 mol•L^-1•min^-1 ，用催化劑，＞；
②比較實驗4和實驗1，達到平衡C的物質的量為0.5mol，0.7mol，實驗4是溫度降低達到平衡C的物質的量增大，依據化學平衡移動原理可知，升溫平衡向吸熱反應方向進行，證明該反應的正反應為放熱反應，＜0．
故答案為：＜；
（2）a.10～15min未到達平衡，圖象斜率可知改變條件，反應速率都增大，所以可能是改變的條件為升溫，故a正確；
b.10～15min未到達平衡，且改變條件后，反應速率都增大，反應向著正反應方向進行，可能為使用催化劑或升高溫度或增大壓強，故b正確；
c.20min時A、C的物質的量不變，B的物質的量增大，反應向正反應移動，應增大B的物質的量；如果縮小容器體積，則20min時B的物質的量不會變化，故c錯誤；
d．20min時A、C的物質的量不變，B的物質的量增大，反應向正反應移動，應該是增大了B的物質的量，故d正確；
故答案為：abd；
（3）一定條件下，向上述容器中通入5molA（g）和3molB（g），此時容器的壓強為P（始）．反應進行并達到平衡后，測得容器內氣體壓強為P（始）的$\frac{7}{8}$．若相同條件下，向上述容器中分別通入a molA（g）、b molB（g）、c molC（g），欲使達到新平衡時容器內氣體壓強仍為P（始）的$\frac{7}{8}$，說明反應達到相同平衡狀態，極值轉化后等量等效計算分析，
                 2A（g）+B（g）?2C（g）
起始量（mol）     5       3      0
起始量（mol）     a       b       c
極值轉化量（mol）a+c      b+$\frac{1}{2}$c    0
a、b、c必須滿足的關系是等量等效，
a+c=5 
b+$\frac{1}{2}$c=3，
故答案為：a+c=5，b+$\frac{1}{2}$c=3；
②根據Ⅰ中的計算可知，設消耗B物質的量為x
             2A（g）+B（g）?2C（g）
起始量（mol）  5      3       0
變化量（mol）  2x     x       2x
平衡量（mol） 5-2x   3-x      2x
器內氣體壓強為P（始）的$\frac{7}{8}$，氣體壓強之比等于氣體物質的量之比，5-2x+3-x+2x=$\frac{7}{8}$（5+3）
x=1mol，
反應達到平衡時，參加反應的A為2mol，則平衡時A的物質的量為3mol，欲使起始時反應表現為向正反應方向進行，A的物質的量大于平衡時的物質的量，但起始總量不能超過5mol，所以有3＜a≤5，
故答案為：3＜a≤5．

點評 本題考查化學平衡圖象、化學反應速率計算、化學平衡的影響因素等知識，題目難度中等，注意掌握化學平衡及其影響因素，明確化學法反應速率的概念及計算方法，注意根據改變條件瞬間物質的量的變化．