Question

5．向某密閉容器中加入0.30mol A、0.10mol C和一定量的B三種氣體，一定條件下發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)濃度隨時間變化如圖甲所示．如圖乙為t₂時刻后改變?nèi)萜髦袟l件，平衡體系中反應(yīng)速率隨時間變化的情況，且四個階段都各只改變一種條件，所改變的條件均不同．已知t₃～t₄階段為使用催化劑．   
                                    
（1）若t₁=20s，則t₀～t₁階段以C濃度變化表示的反應(yīng)速率為v（C）=0.003mol•L^-1•s^-1； t₄～t₅階段改變的條件為減小壓強(qiáng)、或增大體積；（t₀為坐標(biāo)原點(diǎn)）
（2）若t₂～t₃階段，C的體積分?jǐn)?shù)在不斷地變小，則此階段v（正）＜ v（逆） （填“＞”、“=”、“＜”）； t₃～t₄的平衡常數(shù)K=2.8．
（3）t₅～t₆階段改變的條件為升高溫度；B的起始物質(zhì)的量為0.04mol；
（4）t₁達(dá)到平衡后，若保持容器溫度和體積不變，再向容器中加入0.08mol A，0.2mol C，則平衡向正反應(yīng)方向（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”）移動．
（5）在溫度和容積不變條件下，能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)是CD
A．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變     B．反應(yīng)體系的總壓強(qiáng)不變
C．生成2mol C的同時生成3mol A       D.2v_生成（A）=3v_生成（C）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)反應(yīng)速率概念分析計算，v=$\frac{△c}{△t}$，結(jié)合圖象書寫化學(xué)方程式，t₄～t₅階段改變條件，平衡不動，速率減��；
（2）若t₂～t₃階段，C的體積分?jǐn)?shù)在不斷地變小說明平衡逆向進(jìn)行，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到，K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
（3）依據(jù)推導(dǎo)出的化學(xué)方程式計算，結(jié)合影響化學(xué)平衡的因素分析判斷改變的條件；
（4）改變濃度，溫度不變平衡常數(shù)不變，計算濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷平衡進(jìn)行方向；
（5）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析．

解答 解：（1）若t₁=20s，生成物C在t₀～t₁時間段的平均反應(yīng)速率為：v（C）=$\frac{0.11mol/L-0.05mol/L}{20s}$=0.003mol•L^-1•s^-1；反應(yīng)中A的濃度變化為0.15mol/L-0.06mol/L=0.09mol/L，C的濃度變化為0.11mol/L-0.05mol/L=0.06mol/L，反應(yīng)中A與C的計量數(shù)之比為0.09：0.06=3：2，t₃～t₄階段與t₄～t₅階段正逆反應(yīng)速率都相等，而t₃～t₄階段為使用催化劑，則t₄～t₅階段應(yīng)為減小壓強(qiáng)，則該反應(yīng)中氣體的化學(xué)計量數(shù)之和前后相等，則有：3A（g）?B（g）+2C（g），依據(jù)化學(xué)方程式可知，反應(yīng)前后氣體體積不變，t₄～t₅階段改變體積平衡不動，說明是改變的壓強(qiáng)，圖象分析可知此階段速率減小，則改變的體積為減小壓強(qiáng)或增大體積，
故答案為：0.003mol•L^-1•s^-1 ；減小壓強(qiáng)、或增大體積；
（2）若t₂～t₃階段，C的體積分?jǐn)?shù)在不斷地變小說明平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)中A的濃度變化為0.15mol/L-0.06mol/L=0.09mol/L，C的濃度變化為0.11mol/L-0.05mol/L=0.06mol/L，反應(yīng)中A與C的計量數(shù)之比為0.09：0.06=3：2，t₃～t₄階段與t₄～t₅階段正逆反應(yīng)速率都相等，而t₃～t₄階段為使用催化劑，則t₄～t₅階段應(yīng)為減小壓強(qiáng)，則該反應(yīng)中氣體的化學(xué)計量數(shù)之和前后相等，則有：3A（g）?B（g）+2C（g），依據(jù)化學(xué)方程式書寫計算t₂-t₃段的平衡常數(shù)即為t₃～t₄的平衡常數(shù)K=$\frac{c（B）{c}^{2}（C）}{{c}^{3}（A）}$=$\frac{0.05mol/L×（0.11mol/L）^{2}}{（0.06mol/L）^{3}}$=2.8；
故答案為：＜，2.8；
（3）如果增大反應(yīng)物的濃度正反應(yīng)速率變大，瞬間逆反應(yīng)速率不變，根據(jù)圖象可知t₅～t₆階段應(yīng)為升高溫度；根據(jù)方程式可知消耗0.09mol/L的A，則生成0.03mol/L的B，容器的體積為2L，生成B的物質(zhì)的量為0.06mol，平衡時B的物質(zhì)的量為0.1mol，所以起始時B的物質(zhì)的量為0.1mol-0.06mol=0.04mol；
故答案為：升高溫度，0.04mol；
（4）t₁達(dá)到平衡后，若保持容器溫度和體積不變，再向容器中加入0.08mol A，0.2mol C，
 Q=$\frac{c（B）{c}^{2}（C）}{{c}^{3}（A）}$=$\frac{0.05×0.3{1}^{2}}{0.1{4}^{3}}$=1.75＜K，說明平衡正向進(jìn)行，
故答案為：向正反應(yīng)方向；
（5）反應(yīng)為3A（g）?B（g）+2C（g），是氣體體積不變的反應(yīng)
A．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒，氣體物質(zhì)的量不變，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯誤；     
B．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，反應(yīng)體系的總壓強(qiáng)始終不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．生成2mol C的同時生成3mol A，說明正逆反應(yīng)速率相同，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；      
D．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，AC速率之比等于3：2，為正反應(yīng)速率之比，當(dāng)2v_生成（A）=3v_生成（C）說明A反應(yīng)和生成的速率相同為正逆反應(yīng)速率相同，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確，
故答案為：CD；

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率概念計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．