Question

5．向2L的密閉容器中加入一定量的A、B、C三種氣體，一定條件下發生反應，各物質的物質的量隨時間變化如圖甲所示．圖乙為t₂時刻后改變條件平衡體系中反應速率隨時間變化的情況，且4個階段所改變的外界條件均不相同，已知t₃--t₄階段為使用催化劑．觀察下圖，回答下列問題：

（1）甲圖中從反應至達到平衡狀態，生成物C的平均反應速率為0.004mol•L^-1•s^-1．
（2）乙圖中t₂時引起平衡移動的條件是增大反應物濃度，t₅時引起平衡移動的條件是升溫．
（3）乙圖中表示平衡混合物中，在這4個階段中C的含量最高的一段時間是t₅～t₆．
（4）該反應的化學方程式可以表示為：3A（g）?B（g）+2C（g），正反應為吸熱（填“放熱”或“吸熱”）反應．
（5）反應開始時加入的B的物質的量為0.04mol．

Answer 1

分析 （1）依據圖象分析計算C生成的物質的量，結合反應速率概念計算；
（2）依據圖象變化分析，t₂時刻逆反應速率不變，正反應速率增大，平衡正向進行，改變的條件是增大反應物質的濃度；t₅時刻正逆反應速率都增大，且平衡正向進行，依據選項分析說明改變的條件可能是升高溫度，反應是吸熱反應；
（3）C為生成物，C的物質的量最大說明平衡正向進行程度最大，所以t₆時刻以后C物質的量最高；
（4）依據甲圖象分析，A為反應物，C為生成物，計算變化的物質的量濃度，分析乙圖象中改變的條件t₃～t₄階段與t₄～t₅階段正逆反應速率都相等，而t₃～t₄階段為使用催化劑，則t₄～t₅階段應為減小壓強，則該反應中氣體的化學計量數之和前后相等，則B為生成物，結合t₅～t₆階段平衡正向進行，改變的是溫度結合移動原理判斷反應能量變化；
（5）根據C、A濃度的變化判斷二者計量數關系，根據t₄～t₅階段判斷化學方程式，根據化學方程式計算．

解答 解：（1）甲圖中從反應至達到平衡狀態，生成物C的平均反應速率=$\frac{\frac{0.22mol-0.1mol}{2L}}{15s}$=0.004mol•L^-1•s^-1；
故答案為：0.004mol•L^-1•s^-1；
（2）t₂時刻逆反應速率不變，正反應速率增大，平衡正向進行，改變的條件是增大反應物質的濃度；結合t₅～t₆階段平衡正向進行，改變的是溫度，正逆反應速率增大，說明改變的條件是升溫；
故答案為：增大反應物濃度；升溫；
（3）C為生成物，C的物質的量最大說明平衡正向進行程度最大，所以t₆時刻平衡正向進行，t₆時刻以后C物質的量最高；
故答案為：t₅～t₆；
（4）反應中A的濃度變化為0.15mol/L-0.06mol/L=0.09mol/L，C的濃度變化為0.11mol/L-0.05mol/L=0.06mol/L，反應中A與C的計量數之比為0.09：0.06=3：2，t₃～t₄階段與t₄～t₅階段正逆反應速率都相等，而t₃～t₄階段為使用催化劑，則t₄～t₅階段應為減小壓強，則該反應中氣體的化學計量數之和前后相等，則有：3A（g）?B（g）+2C（g），t₅～t₆階段平衡正向進行，改變的是溫度，升溫平衡正向進行說明反應式吸熱反應；
故答案為：3A（g）?B（g）+2C（g）；吸熱；
（5）反應中A的濃度變化為0.15mol/L-0.06mol/L=0.09mol/L，C的濃度變化為0.11mol/L-0.05mol/L=0.06mol/L，反應中A與C的計量數之比為0.09：0.06=3：2，t₃～t₄階段與t₄～t₅階段正逆反應速率都相等，而t₃～t₄階段為使用催化劑，則t₄～t₅階段應為減小壓強，則該反應中氣體的化學計量數之和前后相等，則有：3A（g）?B（g）+2C（g），根據方程式可知消耗0.09mol/L的A，則生成0.03mol/L的B，容器的體積為2L，生成B的物質的量為0.06mol，平衡時B的物質的量為0.1mol，所以起始時B的物質的量為0.1mol-0.06mol=0.04mol；
故答案為：0.04mol．

點評 本題考查化學平衡移動圖象題，題目難度較大，注意從乙圖判斷各階段的影響因素，此為解答該題的關鍵．