Question

將1.2mol的A氣體充入2L恒容密閉容器中發生反應：A（g）?2B（g）．在三種不同條件下進行實驗，A的物質的量隨時間的變化如圖所示．試回答下列問題：
（1）實驗1中，反應在4s內A的平均反應速率是

 

；4s時A的轉化率為

 

；此條件下該反應的平衡常數K₁的值為

 

．
（2）實驗2與實驗1對比，其可能隱含的反應條件是

 

．
（3）根據實驗3與實驗1的圖象比較，可推測該反應是

 

（填“放熱”或“吸熱”）反應．設實驗1～3的平衡常數的值分別為K₁、K₂、K₃，則它們之間的關系為K₁

 

K₂

 

K₃（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）為了驗證增大催化劑的表面積、壓強可提高化學反應速率這一結論，某同學在下表實驗1的基礎上又利用該容器設計了實驗4、5，部分實驗條件及數據見下表．
請你完成下表，并在上圖中完成實驗4、5中A的物質的量隨時間變化趨勢曲線圖．

實驗編號及其目的	V（容積）/L	t/℃	n（A起始）/mol	n（B起始）/mol	催化劑的質量/g	催化劑的表面積/m2?g-1
實驗1 參照對比實驗	2	80	1.2	0	a	b
實驗4：催化劑的表面積對反應速率的影響
實驗5目的：	1

Answer 1

考點：濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：

分析：（1）根據v=

△c

t

計算反應速率；A的轉化率=

A的濃度變化量

A的起始濃度

×100%；依據化學方程式計算平衡濃度，結合平衡常數概念是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到；
（2）實驗2與實驗1對比，反應都從濃度為0.6mol/LA的反應開始建立平衡，溫度相同，平衡時B的濃度相同，到達平衡的時間實驗2比實驗1少，只能是實驗2使用催化劑；
（3）根據溫度對化學平衡的影響判斷；結合圖表中平衡常數隨溫度變化分析K₁、K₂、K₃它們之間的關系；
（4）根據該實驗室為了驗證增大催化劑的表面積、壓強可提高化學反應速率這一結論分析，實驗5目的：探究壓強對反應速率的影響，利用影響化學反應速率及化學平衡的因素來分析完成實驗4、5中A的物質的量隨時間變化趨勢曲線圖；

解答： 解：（1）根據圖可知，實驗1中，反應在4s內A減小了

1.2mol

2L

-

0.75

2L

mol/L=0.225mol/L，所以A平均反應速率為

0.225mol/L

4s

=0.05625 mol/（L?s），A的轉化率=

A的濃度變化量

A的起始濃度

×100%=

0.225mol/L

0.6mol/L

×100%=37.5%；
 80℃時        A（g）?2B（g）．
起始量（mol）  1.2            0      
變化量（mol）  0.6            1.2    
平衡量（mol）  0.6            1.2   
反應平衡常數K=

( 1.2mol 2L )2

0.6mol 2L

=1.2mol/L，
故答案為：0.05625 mol/（L?s）； 37.5%；1.2mol/L；
（2）實驗2和實驗1相比，反應都從濃度為0.6mol/LA的反應開始建立平衡，溫度相同，平衡時B的濃度相同，到達平衡的時間實驗2比實驗1少，即條件改變只加快反應速率，不影響平衡移動，反應前后為氣體體積增加的反應，故只能是實驗2使用催化劑，
故答案為：使用催化劑；
（3）根據實驗3與實驗1的圖象比較，可看出升高溫度，A的平衡濃度減小，說明升高溫度平衡向正反應方向移動，故正反應是吸熱反應，平衡常數只隨溫度變化，實驗2與實驗1溫度相同，所以K₁=K₂，
正反應是吸熱反應，升高溫度向正反應方向進行，實驗3反應溫度為85℃，大于實驗1與實驗2溫度，所以生成物濃度大，平衡常數大，所以K₂＜K₃，
故答案為：吸熱；=；＜；
（4）實驗4：目的是探究催化劑的表面積對反應速率的影響，所以只改變催化劑比表面積，探究催化劑比表面積對化學反應速率的影響，其它參數不變，可將催化劑的表面積變為2b（或nb（n＞1）），該實驗室為了驗證增大催化劑的表面積、壓強可提高化學反應速率這一結論分析，實驗5目的：探究壓強對反應速率的影響，所以通過改變容器的體積來實現，所以各數據如下，實驗4增大催化劑的表面積不影響化學平衡狀態，實驗5縮小體積容器壓強增大，平衡向逆反應方向移動，各成分濃度增大，因實驗5與實驗1的溫度相同，所以兩者平衡常數相同，圖象如答案，
故答案為：

實驗編號及其目的	V（容積）/L	t/℃	n（A起始）/mol	n（B起始）/mol	催化劑的質量/g	催化劑的表面積/m2?g-1
	2	80	1.2	0	a	2b（或nb（n＞1））
實驗5目的：壓強對反應速率的影響		80	1.2	0	a	b

；

點評：本題以圖象為載體考查平衡影響因素、平衡常數的計算、讀圖提取信息能力，題目難度中等，注意結合圖的信息運用知識解決問題．