Question

13．按要求回答下列問題：
I．將等物質的量的A、B混合放于2L的密閉容器中，發(fā)生反應3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）．經5min后達到平衡，平衡時測得D的濃度為0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，v（C）=0.1mol/（L•min）．則：
（1）x=2．
（2）前5min內B的反應速率v（B）=0.05mol/（L•min）．
（3）平衡時A的轉化率為50%．
II．水蒸氣通過炙熱的碳層發(fā)生反應：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H．
（4）已知：K（300℃）＜K（350℃），則該反應是吸熱反應．
（5）上述反應在t₀時刻達到平衡，在t₁時刻改變某一條件后正反應速率（ν_正）隨時間的變化如下圖所示，填出對應的編號．
①縮小容器體積b； ②降低溫度f
（6）已知反應①CO（g）+CuO（g）?CO₂（g）+Cu（s）②H₂（g）+CuO（g）?Cu（s）+H₂O（g） 在相同的某溫度下的平衡常數分別為K₁和K₂，該溫度下反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$（用K₁和K₂表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ．先設A、B的物質的量為nmol；根據D的濃度計算D的物質的量，根據D的物質的量計算反應的A、B的物質的量，根據5min時，A、B濃度之比求出A、B開始時的物質的量，用開始時的物質的量減反應的物質的量即為5min末的物質的量，再根據物質的量濃度公式計算濃度；反應速率之比即為計量數之比；根據C的反應速率求A的反應速率．根據A的轉化濃度計算A的轉化率；
Ⅱ．（4）溫度越高平衡常數越大說明升溫平衡正向進行；
（5）①縮小容器體積，壓強增大，瞬間正逆反應速率都增大，平均向逆反應方向移動，逆反應速率增大更多，隨后正反應速率增大到新平衡；
②降低溫度，瞬間正逆反應速率都減小，平均向逆反應方向移動，正反應速率減小更多，隨后正反應速率增大到新平衡，到達新平衡時的速率小于原平衡的速率；
（6）由方程式可知，反應③=反應①-反應②，根據化學平衡常數表達式，進行推導判斷．

解答 解：I．D的濃度為0.5mol/L，所以D的物質的量為1mol．C物質的量=0.1mol/（L•min）×2L×5min=1mol，
      設A、B的物質的量為nmol，
                  3A（g）+B（g）=xC（g）+2D（g），
開始           n mol        n mol              0           0 
反應        1.5mol       0.5mol            1mol        1mol 
5min  （n-1.5）mol  （ n-0.5）mol   1mol     1mol
同一容器中，c（A）：c（B）=n（A）：n（B）=$\frac{n-1.5}{n-0.5}$=$\frac{3}{5}$；n=3mol，
（1）C的反應速率是0.1mol/（L•min），C物質的量=0.1mol/（L•min）×2L×5min=1mol，$\frac{1.5x}{3}$=1，所以x=2，
故答案為：2；
（2）C的反應速率是0.1mol/（L•min），根據同一反應中，各物質的反應速率之比等于計量數之比，所以B的反應速率是$\frac{1}{2}$×0.1mol/（L•min）=0.05mol/（L•min），
故答案為：0.05mol/（L•min）；
（3）A的轉化率為：$\frac{1.5mol}{3mol}$×100%=50%，故答案為：50%；
Ⅱ．（4）已知：K（300℃）＜K（350℃），隨溫度升高平衡常數增大，說明平衡正向進行，正反應為吸熱反應，故答案為：吸；  
（5）①縮小容器體積，壓強增大，瞬間正逆反應速率都增大，平均向逆反應方向移動，逆反應速率增大更多，隨后正反應速率增大到新平衡，故曲線b符合，
故答案為：b；
②降低溫度，瞬間正逆反應速率都減小，平均向逆反應方向移動，正反應速率減小更多，隨后正反應速率增大到新平衡，到達新平衡時的速率小于原平衡的速率，曲線f符合，故答案為：f；
（6）①CO（g）+CuO（g）?CO₂（g）+Cu（s）②H₂（g）+CuO（g）?Cu（s）+H₂O（g），
反應①的平衡常數K₁=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，反應②的平衡常數K₂=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（{H}_{2}）}$，反應③：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數為K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，
故答案為：$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$．

點評 本題考查化學平衡常數影響因素、應用及有關計算、化學平衡及反應速率的影響因素、化學平衡狀態(tài)的判斷，是對學生綜合能力的考查，題目難度中等．