Question

4．向恒容密閉容器中充入2.0mol A和3.0mol B，發生反應xA（g）+2B（g）?yC（g）．恒溫下反應10min后突然改變某一條件，12min時達到化學平衡狀態I；18min時升高溫度，22min時達到化學平衡狀態II．容器中A、C的物質的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示，請根據題給信息回答下列問題：

（1）從反應開始到10min時，該反應的平均速率v（A）=0.04mol/（L•min）；平衡狀態I時，反應物A的轉化率a（A）=60%．x：y=1：2．
（2）容器內的壓強：平衡狀態I與起始狀態相比較是無法判斷（選填“增大”、“減小”、“相等”或“無法判斷”），逆反應為放熱反應（選填“放熱”或“吸熱”）．
（3）推測第10min時改變的反應條件可能是③④⑤（選填編號）．
①減壓  ②降溫  ③升溫  ④加催化劑  ⑤增加B的量  ⑥充入氦氣
（4）已知平衡狀態I時B的物質的量為0.6mol，平衡狀態I的平衡常數為K₁，則K_l=_40．

Answer 1

分析 （1）A是反應物，10 min內其濃度減小量為（1.0-0.6）mol•L^-1，則平均反應速率=$\frac{△c}{△t}$計算得到，10 min時C的濃度增加0.40 mol•L^-1，平衡狀Ⅰ時A濃度減少1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，C濃度增大為1.2mol/L，A的起始濃度=1mol/L，容器體積為2L，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，則C與A的濃度變化之比是2：1，即x：y=1：2；
（2）恒溫下反應10min后突然改變某一條件C增大，A減小的速率增大，x：y=1：2，可以是1，2；2，4，得到反應前后的氣體物質的量變化不同，可能增加、減小或不變，18min時升高溫度，C物質的量濃度減小，A濃度增大，說明平衡逆向進行；
（3）根據圖象知10 min時反應速率加快，恒溫下反應10min后突然改變某一條件C增大，A減小的速率增大，依據影響反應速率和反應正向進行的反應方向分析判斷選項；
（4）若已知平衡狀態Ⅰ時B的物質的量為0.6mol，則可以依據消耗的反應物和增大的生成物物質的量之比計算得到計量數之比，寫出化學方程式，依據化學平衡三段式列式計算平衡濃度，平衡常數K₁=$\frac{生成物平衡常數冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$．

解答 解：（1）A是反應物，10 min內其濃度減小量為（1.0-0.6）mol•L^-1=0.4mol/L，v（A）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min），圖象分析可知反應的物質的量之比等于化學計量數之比得知，平衡狀Ⅰ時A濃度減少1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，C濃度增大為1.2mol/L，A的起始濃度=1mol/L，容器體積為1L，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.6mol/L}{1mol/L}$×100%=60%，消耗量之比等于化學方程式計量數之比，則C與A的濃度變化之比是2：1，即x：y=1：2
故答案為：0.04mol/（L•min）；60%；1：2；
（2）恒溫下反應10min后突然改變某一條件C增大，A減小的速率增大，x：y=1：2，可以是1，2，化學方程式為A（g）+2B（g）?2C（g），反應前后氣體物質的量減小，若為2，4，化學方程式為：2A（g）+2B（g）?4C（g），反應前后氣體物質的量不變，若為3，6，則得到化學方程式為：3A（g）+2B（g）?6C（g），反應前后氣體物質的量增大，得到反應前后的氣體物質的量變化不同，可能增加、減小或不變，平衡狀態Ⅰ與起始狀態的壓強相比較，是不能確定的，無法確定，18min時升高溫度，圖象分析可知，C物質的量濃度減小，A濃度增大，說明平衡逆向進行，正反應為放熱反應，
故答案為：無法判斷；放熱；
（3）l0min后化學反應速率加快了直到到達化學平衡狀態，A濃度減小，C濃度增大達到平衡狀態Ⅰ，上述分析可知反應為放熱反應，
①減壓反應速率減小，與圖象變化不一致，故①錯誤；
②降溫反應速率減小，不符合圖象變化，故②錯誤；
③升溫反應速率增大，反應未達到平衡狀態，所以反應仍正向進行最后達到平衡狀態Ⅰ，故③正確；
④加催化劑，可以加快反應速率，故④正確；
⑤增加B的量是增大反應物濃度，反應速率增大，故⑤正確；
⑥恒溫恒容容器中充入氦氣，總壓增大，分壓不變，速率不變，故⑥錯誤；
所以反應條件的為③④⑤．
故答案為：③④⑤；
（4）向恒容密閉容器中充入2.0molA和3.0molB，發生反應xA（g）+2B（g）?yC（g）．A的起始濃度=1mol/L，容器體積為2L，若已知平衡狀態Ⅰ時B的物質的量為0.6mol，消耗B物質的量為3.0mol-0.6mol=2.4mol，A消耗物質的量=2.0mol-0.4mol/L×2L=1.2mol，C生成物質的量=2L×1.2mol/L=2.4mol，化學方程式計量數之比=1.2：2.4：2.4=1：2：2，化學方程式為：A（g）+2B（g）?2C，
平衡濃度分別為：c（A）=0.4mol/L，c（B）=$\frac{0.6mol/L}{2L}$=0.3mol/L，c（C）=1.2mol/L
平衡狀態I的平衡常數為：K₁=$\frac{1．{2}^{2}}{0.4×0．{3}^{2}}$=40，
故答案為：40．

點評 本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，涉及反應速率、平衡常數計算、平衡移動等知識，明確化學平衡及其影響為解答關鍵，注意掌握化學平衡常數、轉化率、化學反應速率的概念及表達式，試題培養了學生的化學計算能力．