Question

5．在體積為2L的恒容密閉容器中發生反應xA（g）+yB（g）?zC（g），圖I表示200℃時容器中A、B、C物質的量隨時間的變化，圖Ⅱ表示不同溫度下平衡時C的體積分數隨起始n（A）：n（B）的變化關系．則下列結論正確的是（　　）

• A． 200℃時，反應從開始到平衡的平均速率v（B）=0.02 mol•L^-1•min^-1
• B． 圖Ⅱ所知反應xA（g）+yB（g）?zC（g）的△H＜0，且a=2
• C． 若在圖Ⅰ所示的平衡狀態下，再向體系中充入0.2molB和0.2molC，重新達到平衡前v（正）＞v（逆）
• D． 在200℃時，向容器中充入2mol A 和1mol B，達到平衡時，A 的體積分數大于0.5

Answer 1

分析 A．由圖Ⅰ可知，200℃時平衡時，B的物質的量變化量為0.4mol-0.2mol，根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（B）；
B．由圖Ⅱ可知，n（A）：n（B）一定時，溫度越高平衡時C的體積分數越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，據此判斷反應熱效應；在一定的溫度下只要A、B起始物質的量之比剛好等于平衡化學方程式化學計量數之比，平衡時生成物C的體積分數就最大，由圖Ⅰ判斷200℃時A、B的起始物質的量，據此計算a的值；
C．根據圖Ⅰ中A、B、C的物質的量變化量之比等于化學計量數之比確定x、y、z，計算200℃時，再向體系中充入0.2molB和0.2molC時的濃度商與化學平衡常數大小，判斷化學平衡移動方向，得到答案；
D.200℃時，向容器中充入2 mol A 和1 mol B達到平衡等效為原平衡增大壓強，根據圖Ⅰ中A、B、C的物質的量變化量之比等于化學計量數之比確定x、y、z，據此判斷增大壓強平衡移動方向．

解答 解：A．由圖Ⅰ可知，200℃時5min達到平衡，平衡時B的物質的量變化量為0.4mol-0.2mol=0.2mol，故v（B）=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{5min}$=0.02 mol•L^-1•min^-1，故A正確；
B．由圖Ⅱ可知，n（A）：n（B）一定時，溫度越高平衡時C的體積分數越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故正反應為吸熱反應，即△H＞0，圖Ⅰ可知，200℃時平衡時，A的物質的量變化量為0.8mol-0.4mol=0.4mol，B的物質的量變化量為0.2mol，在一定的溫度下只要A、B起始物質的量之比剛好等于平衡化學方程式化學計量數之比，平衡時生成物C的體積分數就最大，A、B的起始物質的量之比=0.4mol：0.2mol=2，故B錯誤；
C．由圖Ⅰ可知，200℃時平衡時，A、B、C的物質的量變化量分別為0.4mol、0.2mol、0.2mol，物質的量之比等于化學計量數之比，故x：y：z=0.4mol：0.2mol：0.2mol=2：1：1，平衡時A、B、C濃度分別為：0.2mol/L、0.1mol/L、0.1mol/L，化學平衡常數K=$\frac{0.1}{0.2{\;}^{2}×0.1}$=25，加入0.2molB和0.2molC后，濃度分別為：0.2mol/L、0.1+0.1=0.2mol/L、0.1+0.1=0.2mol/L，濃度商為：$\frac{0.2}{0.2{\;}^{2}×0.2}$=25，剛好處于化學平衡狀態，故v（正）=v（逆），故C錯誤；
D．由圖Ⅰ可知，200℃時平衡時，A、B、C的物質的量變化量分別為0.4mol、0.2mol、0.2mol，物質的量之比等于化學計量數之比，故x：y；z=0.4mol：0.2mol：0.2mol=2：1：1，平衡時A 的體積分數為$\frac{0.4mol}{0.4mol+0.2mol+0.2m0l}$=0.5，200℃時，向容器中充入2 mol A 和1 mol B達到平衡等效為原平衡增大壓強，平衡向正反應移動，A的增大，故達到平衡時，A 的體積分數小于0.5，故D錯誤；
故選A．

點評 本題考查化學平衡圖象、反應速率計算、影響化學平衡的因素、化學平衡有關計算等，難度中等，注意B選項中理解稀有氣體對化學平衡移動的影響．