Question

（16分）向一定體積的密閉器中加入2 mol A、0．6 mo1 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(shí)間變化如圖(Ⅰ)所示，其中t₀～t₁ 階段c(B)未畫出．圖(Ⅱ)為t₂時(shí)刻后改變反應(yīng)條件，化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的情況，四個(gè)階段改變的條件均不相同，每個(gè)階段只改變濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑中的一個(gè)條件，其中t₃～t₄階段為使用催化劑．

 請(qǐng)回答下列問題：

(1)若t₁＝15 min，則t₀～t₁階段以C物質(zhì)的濃度變化表示反應(yīng)速率為            。

 (2) t₄～t₅階段改變的條件為         ，B的起始物質(zhì)的量濃度為                       ，各階段平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)如下表所示：

t1～t2	t2～t3	t3～t4	t4～t5	t5～t6
K1	K2	K3	K4	K5

則K₁=              (保留兩位小數(shù))，

K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關(guān)系為                         (用“>”、“<”或“＝”連接)．

 (3) t₅～t₆階段保持容器內(nèi)溫度不變，若A的物質(zhì)的量共變化了0.01 mol，而此過程中容器與外界的熱交換總量為akJ，寫出此溫度下該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                    

                                                                             。

 (4)在相同條件下，若起始時(shí)容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要達(dá)到t₁時(shí)刻同樣的平衡，a、b、c要滿足的條件為                          .

【解析】（1）化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)濃度的變化量來表示。根據(jù)圖像I可知在15min內(nèi)C的濃度變化量是0.6mol/L－0.3mol/L＝0.3mol/L，所以速率為

（2）由圖像Ⅱ可知，在t₄～t₅階段反應(yīng)速率減小，但平衡不移動(dòng)，所以改變的條件不可能是溫度和濃度，由于在t₃～t₄階段為使用催化劑，所以該階段只是降低壓強(qiáng)。這說明改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，因此反應(yīng)前后體積是不變的。根據(jù)圖像I可知A是反應(yīng)物，C是生成物，二者的變化量之比是2︰3，所以要使反應(yīng)前后體積不變，B只是反應(yīng)物，及反應(yīng)的方程式為2A＋B3C。C的濃度增加了0.3mol/L，則B的濃度減少了0.1mol/L，所以B的起始濃度是0.4mol/L＋0.1mol/L＝0.5mol/L。在t₁～t₂階段平衡是ABC的濃度（mol/L）分別為0.8、0.4、0.6，所以平衡常數(shù)為。因?yàn)槠胶獬��?shù)只與溫度有關(guān)，根據(jù)圖像可知在t₅～t₆階段，正逆反應(yīng)速率同時(shí)增大，但平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因?yàn)樵摋l件只能是溫度且是升高溫度，所以反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關(guān)系為K₁=K₂=K₃=K₄<K₅。

（3）根據(jù)題意科判斷，每消耗0.01molA，反應(yīng)就吸收能量akJ，所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2A_(g)+B_(g)⇋3C_(g)     △H＝＋200kJ/mol。

（4）因?yàn)槿萜魅莘e不變（容器容積是2L），所以要使平衡等效，則起始物質(zhì)的物質(zhì)的量是相等的。根據(jù)題意可知起始時(shí)AB的物質(zhì)的量分別為2.4mol和1.2mol，則把cmol的C轉(zhuǎn)化為AB，則AB的物質(zhì)的量（mol）分別是a＋2c/3、b＋c/3，所以關(guān)系式必須滿足a＋2c/3＝2.4、b＋c/3＝1.2.

 

Answer 1

(1)0.02mol/(L·min)    (2)減壓     0.5mol/L    0.84    K₁=K₂=K₃=K₄<K₅

(3) 2A_(g)+B_(g)⇋3C_(g)     △H＝＋200kJ/mol      (4) a＋2c/3＝2.4    、b＋c/3＝1.2