Question

6．100℃時，在容積為2.0L的恒容密閉容器中，通入乙烯和氧氣，其中乙烯和氧氣物質的量之比為2：1，發生反應：2C₂H₄ （g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）△H＜0，體系中部分物質的物質的量隨時間變化如圖所示．
回答下列問題：
（1）a點時，c（C₂H₄）等于2c（CH₃CHO）（填“大于”“小于”或“等于”）．
（2）前3s內，平均反應速率v（C₂H₄）為0.2mol•L^-1•s^-1．
（3）5s時改變反應溫度為T℃，v（CH₃CHO）以0.01mol•L^-1•s^-1的平均速率減小，經t₁ s后達到平衡，平衡時測得c（C₂H₄）=c（CH₃CHO）．
①T大于100℃（填“大于”或“小于”）．
②t₁=5，該條件下反應的平衡常數K=8．

Answer 1

分析 （1）a點時，由圖象可知氧氣物質的量為0.35mol，又乙烯和氧氣物質的量之比為2：1，2C₂H₄ （g）+O₂（g）?2CH₃CHO，乙烯與氧氣又按照2：1反應，所以C₂H₄物質的量為0.35mol×2=0.7mol，據此分析；
（2）前3s內，根據平均反應速率v（C₂H₄）=$\frac{△c}{△t}$計算；
（3）根據圖象得出100℃平衡時氧氣、乙醛分別為$\frac{0.2}{2}$=0.1mol•L^-1、$\frac{0.6}{2}$=0.3mol•L^-1，又乙烯和氧氣物質的量之比為2：1，所以乙烯平衡濃度為0.2mol•L^-1，乙烯小于乙醛，溫度為T℃，平衡時測得c（C₂H₄）=c（CH₃CHO），所以平衡逆向移動，再根據c（C₂H₄）=c（CH₃CHO）．用三段式求出再次平衡時的濃度進行計算．

解答 解：（1）a點時，由圖象可知氧氣物質的量為0.35mol，又乙烯和氧氣物質的量之比為2：1，2C₂H₄ （g）+O₂（g）?2CH₃CHO，乙烯與氧氣又按照2：1反應，所以C₂H₄物質的量為0.35mol×2=0.7mol，再根據圖象a點時CH₃CHO的物質的量為0.35，所以c（C₂H₄）等于2c（CH₃CHO），故答案為：等于；
（2）前3s內，根據平均反應速率v（C₂H₄）=2v（O₂）=$\frac{△c}{△t}$=2×$\frac{0.5-0.2}{3}$=0.2mol•L^-1•s^-1，故答案為：0.2；
（3）①根據圖象得出100℃平衡時氧氣、乙醛分別為$\frac{0.2}{2}$=0.1mol•L^-1、$\frac{0.6}{2}$=0.3mol•L^-1，又乙烯和氧氣物質的量之比為2：1，所以乙烯平衡濃度為0.2mol•L^-1，乙烯小于乙醛，溫度為T℃，平衡時測得c（C₂H₄）=c（CH₃CHO），所以平衡逆向移動，又逆反應為吸熱反應，則升高溫度，所以T大于100℃，故答案為：大于；
②2C₂H₄ （g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）△H＜0  設平衡逆向移動生成氧氣xmol/L，
開始（mol/L）0.2       0.1       0.3
轉化（mol/L）2x        x         2x
平衡（mol/L）0.2+2x   0.1+x     0.3-2x
根據c（C₂H₄）=c（CH₃CHO）則0.2+2x=0.3-2x，x=0.025mol•L^-1，即乙醛的變化量為0.025×2=0.05mol•L^-1，所以t₁=$\frac{0.05}{0.01}$=5s，K=$\frac{c（CH{\;}_{3}CHO）{\;}^{2}}{c（C{\;}_{2}H{\;}_{4}）{\;}^{2}c（O{\;}_{2}）}$=$\frac{（0.3-2×0.025）{\;}^{2}}{（0.2+2×0.025）{\;}^{2}×（0.1+0.025）}$=8，故答案為：5；8．

點評 本題根據圖象考查化學平衡移動的原理，關鍵根據三段式進行計算，難度不大，難點為（3）．