Question

7．在一定條件1L和2L的甲、乙兩密閉容器內同時充入2molA和2molB的混合氣體，發生如下反應：2A（g）+B（g）?xC（g）△H=QkJ•mol^-1，保持甲、乙兩容器溫度不變且相同，兩容器中有關A的量隨時間的變化如圖：

（1）根據上述圖象判斷，x=3（填“＞”“=”或“＜”）．寫出反應的平衡常數表達式：K=$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$，已知溫度升高時，K值減小，則Q＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
（2）用B物質表示從0～3min內乙容器中反應的平均速率v（B）=0.083mol/（L．min）．（結果保留三位小數）
（3）能說明甲容器中反應達到平衡狀態的是bc（填編號）
a.2n（A）=n（B）=x•n（C）
b．c（A）、c（B）、c（C）保持一個定值
c．x•v_逆（B）=v_正（C）
d．甲容器中氣體的密度保持不變
（4）甲、乙兩容器中反應達到平衡時所耗時間相同，原因可能是乙中使用催化劑．

Answer 1

分析 （1）開始時甲中相同物質的濃度為乙中2倍，甲中平衡等效為在乙平衡基礎上增大壓強，由圖可知，平衡時甲容器內A為1mol/L×1L=1mol，乙容器內A為1mol，甲、乙中A的轉化率相等，平衡不移動，則x=3；
化學平衡常數是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數次冪之積與反應物的濃度系數次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數中寫出；
已知溫度升高時，K值減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應為放熱反應；
（2）0-3min內乙容器中轉化的A為2mol-1mol=1mol，由方程式可知轉化的B為1mol×$\frac{1}{2}$=0.5mol，再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（3）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；
（4）溫度相同，甲中壓強較大，到達平衡時間相等，可能是乙中使用催化劑．

解答 解：（1）開始時甲中相同物質的濃度為乙中2倍，甲中平衡等效為在乙平衡基礎上增大壓強，由圖可知，平衡時甲容器內A為1mol/L×1L=1mol，乙容器內A為1mol，甲、乙中A的轉化率相等，平衡不移動，反應前后氣體物質的量不變，則x=2+1=3；
2A（g）+B（g）?3C（g）化學平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$；
已知溫度升高時，K值減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應為放熱反應，故Q＜0，
故答案為：=；$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$；＜；
（2）0-3min內乙容器中轉化的A為2mol-1mol=1mol，由方程式可知轉化的B為1mol×$\frac{1}{2}$=0.5mol，則v（B）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{3min}$=0.083mol/（L．min），
故答案為：0.083mol/（L．min）；
（3）a．可逆反應到達平衡是，各組分物質的量關系與起始投入量及轉化率有關，故a錯誤；
b．可逆反應到達平衡時，各組分濃度保持不變，c（A）、c（B）、c（C）保持一個定值，說明反應到達平衡，故b正確；
c．由方程式可知x•v_正（B）=v_正（C），由于x•v_逆（B）=v_正（C），則v_逆（B）=v_正（ B），反應到達平衡，故c正確；
d．混合氣體總質量不變，容器容積不變，混合氣體密度為定值，甲容器中氣體的密度保持不變，不能說明到達平衡，故d錯誤，
故選：bc；
（4）溫度相同，甲中壓強較大，到達平衡時間相等，可能是乙中使用催化劑，
故答案為：乙中使用催化劑．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、化學平衡圖象、平衡常數、平衡狀態判斷等，側重考查學生分析推理能力，關鍵是根據圖象分析A、B中平衡為等效平衡．