Question

4．已知2A₂（g）+B₂（g）?2C₃（g）；△H=-Q₁ kJ/mol（Q₁＞0），在一個有催化劑的容積不變的密閉容器中加入2molA₂和1molB₂，在500℃時充分反應，達平衡后C₃的濃度為w mol•L^-1，放出熱量為Q₂ kJ．
（1）達到平衡時，A₂的轉化率為$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$．
（2）達到平衡后，若向原容器中通入少量的氬氣，A₂的轉化率將不變（填“增大“、“減小”或“不變”）
（3）若在原來的容器中，只加入2mol C₃，500℃時充分反應達平衡后，吸收熱量Q₃ kJ，C₃濃度=（填＞、=、＜）w mol•L^-1，Q₁、Q₂、Q₃ 之間滿足何種關系：Q₃=Q₁-Q₂
（4）改變某一條件，得到如圖的變化規律（圖中T表示溫度，n表示物質的量），可得出的結論正確的是ad；
a．反應速率c＞b＞a
b．達到平衡時A₂的轉化率大小為：b＞a＞c
c．T₂＞T₁
d．b點A₂和B₂的物質的量之比為2：1
（5）若將上述容器改為恒壓容容器，起始時加入4molA₂和2molB₂，500℃時充分反應達平衡后，放出熱量Q₄kJ，則Q₂＜Q₄ （填“＞”、“＜”或“=”）．
（6）下列措施可以同時提高反應速率和B₂的轉化率是d（填選項序號）．
a．選擇適當的催化劑       b．增大壓強   c．及時分離生成的C₃ d．升高溫度．

Answer 1

分析 （1）該反應中如果有2molA₂完全反應，則放出Q₁kJ熱量，則放出Q₂kJ熱量時消耗n（A₂）=$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}×2mol$，A₂的轉化率=$\frac{\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}×2mol}{2mol}$；
（2）達到平衡后，若向原容器中通入少量的氬氣，容器體積不變，則反應物和生成物濃度不變，平衡不移動；
（3）相同溫度下，若在原來的容器中，只加入2mol C₃，如果加入2molA₂和1molB₂是等效平衡，兩種情況下達到平衡狀態時兩個容器中C₃濃度相等；
相同條件下，2mol C₃達到平衡狀態時，與加入2mol A₂和1mol B₂達建立完全相同的平衡狀態，即從化學平衡狀態到完全反應生成2molC₃，兩個容器中放出熱量之和等于Q₁；
（4）a．相同溫度下，反應物濃度越大，反應速率越大；
b．相同溫度下，B₂的物質的量越大，達到平衡時A₂的轉化率越大；
c．該反應的正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，生成物體積分數減小；
d．當反應物的物質的量之比等于其計量數之比時，生成物的體積分數最大；
（5）該反應前后氣體物質的量減小，壓強減小，如果是在恒壓條件下進行反應，相當于增大壓強，平衡正向移動，則反應物的轉化率增大；
（6）a．選擇適當的催化劑，只增大反應速率但平衡不移動；       
b．增大壓強，正逆反應速率都增大，平衡向氣體體積減小的方向移動；
c．及時分離生成的C₃，平衡正向移動，但反應速率減小；
d．升高溫度，平衡逆向移動．

解答 解：（1）該反應中如果有2molA₂完全反應，則放出Q₁kJ熱量，則放出Q₂kJ熱量時消耗n（A₂）=$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}×2mol$，A₂的轉化率=$\frac{\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}×2mol}{2mol}$=$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$，
故答案為：$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$；
（2）達到平衡后，若向原容器中通入少量的氬氣，容器體積不變，則反應物和生成物濃度不變，平衡不移動，則A₂的轉化率不變，故答案為：不變；
（3）相同溫度下，若在原來的容器中，只加入2mol C₃，如果加入2molA₂和1molB₂是等效平衡，兩種情況下達到平衡狀態時兩個容器中C₃濃度相等，所以C₃濃度=wmol/L；
相同條件下，2mol C₃達到平衡狀態時，與加入2mol A₂和1mol B₂達建立完全相同的平衡狀態，即從化學平衡狀態到完全反應生成2molC₃，兩個容器中放出熱量之和等于Q₁，所以Q₃=Q₁-Q₂，
故答案為：=；Q₁-Q₂；
（4）a．相同溫度下，反應物濃度越大，反應速率越大，所以反應速率c＞b＞a，故正確；
b．相同溫度下，B₂的物質的量越大，達到平衡時A₂的轉化率越大，所以轉化率c＞b＞a，故錯誤；
c．該反應的正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，生成物體積分數減小，所以T₂＜T₁
，故錯誤；
d．當反應物的物質的量之比等于其計量數之比時，生成物的體積分數最大，所以b點A₂和B₂的物質的量之比為2：1，故正確；
故選ad；
（5）該反應前后氣體物質的量減小，壓強減小，如果是在恒壓條件下進行反應，相當于增大壓強，平衡正向移動，則反應物的轉化率增大，所以Q₂＜Q₄，故答案為：＜；
（6）a．選擇適當的催化劑，只增大反應速率但平衡不移動，不符合條件，故錯誤；       
b．增大壓強，正逆反應速率都增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，平衡正向移動，符合條件，故正確；
c．及時分離生成的C₃，平衡正向移動，但反應速率減小，不符合條件，故錯誤；
d．該反應的正反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，不符合條件，故錯誤；
故選b．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡影響因素等知識點，側重考查學生分析判斷能力，明確等效平衡及正確構建等效平衡是解本題關鍵，注意：（4）d中反應物物質的量之比等于計量數之比時產物的含量最大，為易錯點．