Question

4．化合物AX₃和單質X₂在一定條件下反應可生成化合物AX₅．回答下列問題：
（1）已知AX₃的熔點和沸點分別為-93.6℃和76℃，AX₅的熔點為167℃．室溫時AX₃與氣體X₂反應生成l mol AX₅，放出熱量123.8kJ．該反應的熱化學方程式為AX₃（l）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1．
（2）反應AX₃（g）+X₂（g）?AX₅（g）在容積為10L的密閉容器中進行．起始時AX₃和X₂均為0.2mol．反應在不同條件下進行，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示．
①實驗a從反應開始至達到平衡時的反應速率 v（AX₅）=1.7×10^-4mol/（L•min）；
②圖中3組實驗從反應開始至達到平衡時的反應速率v（AX₅）由大到小的次序為bca（填實驗序號）；與實驗a相比，其他兩組改變的實驗條件及判斷依據是：b加入催化劑，反應速率加快，但平衡點沒有改變、c溫度升高，反應速率加快，但平衡點向逆反應方向移動（或反應容器的容積和起始物質的量未改變，但起始總壓強增大）．
③用p₀表示開始時總壓強，p表示平衡時總壓強，α表示AX₃的平衡轉化率，則α的表達式為2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%．

Answer 1

分析 （1）根據熔沸點判斷出常溫下各物質狀態，根據生成物與放出熱量的關系，計算出反應熱，再據此寫出熱化學方程式；
（2）①根據v=$\frac{△c}{△t}$計算出反應速率；
②根據到達平衡用時的多少可以比較出反應速率的大小；再根據圖象中的曲線的變化趨勢判斷出條件的改變；
③對于氣體來講，壓強之比就等于物質的量之比，根據三段式，進而求得轉化率的表達式；

解答 解：（1）因為AX₃的熔點和沸點分別為-93.6℃和76℃，AX₅的熔點為167℃，室溫時，AX₃為液態，AX₅為固態，生成1mol AX₅，放出熱量123.8kJ，該反應的熱化學方程為：AX₃（l）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1，
故答案為：AX₃（l）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1；
（2）①起始時AX₃和X₂均為0.2mol，即n_o=0.4mol，總壓強為160KPa，平衡時總壓強為120KPa，設平衡時總物質的量為n，根據壓強之比就等于物質的量之比有：$\frac{120Kpa}{160KPa}$=$\frac{n}{0.4mol}$，n=0.30mol，
AX₃（l）+X₂（g）?AX₅（g）
初始 （mol） 0.20 0.20 0
平衡 （mol） 0.20-x 0.20-x x
（0.20-x）+（0.20-x）+x=0.30
x=0.10
v（ AX₅）=$\frac{0.10mol}{10L×60min}$=1.7×10^-4mol/（L•min），
故答案為：1.7×10^-4mol•L^-1•min^-1
②根據到abc達平衡用時的多少可以比較出反應速率的大小為：b＞c＞a；
與實驗a相比，b實驗到達平衡的時間變小，但平衡沒有發生移動，所以為使用催化劑；c實驗到達平衡時總壓強變大，說明平衡逆向移動，而化學反應速率變大，考慮到該反應是放熱反應，所以是升高溫度所導致的，
故答案為：bca；加入催化劑，反應速率加快，但平衡點沒有改變；溫度升高，反應速率加快，但平衡點向逆反應方向移動（或反應容器的容積和起始物質的量未改變，但起始總壓強增大）；
③用p₀表示開始時總壓強，p表示平衡時總壓強，α表示AX₃的平衡轉化率，根據壓強之比就等于物質的量之比有：$\frac{Po}{P}$，n=$\frac{0.4P}{Po}$，
             AX₃（g）+X₂（g）?AX₅（g）
初始 （mol） 0.20     0.20       0
平衡 （mol） 0.20-x   0.20-x    x
（0.20-x）+（0.20-x）+x=n
x=0.40-n=0.4-$\frac{0.4P}{Po}$
α=$\frac{0.4-\frac{0.4P}{Po}}{0.2}$×100%=2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%，
故答案為：α=2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%；

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫、化學反應速率、轉化率的求算、影響化學反應速率和化學平衡的因素等內容，難度中等，關鍵是要學生能正確理解壓強與物質的量的關系，并由此進行計算．