Question

2．向某密闭容器中加入0.15mol/A、0.05mol/LC和一量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图中甲图所示[t₀时c（B）未画出，t₁时增大到0.05mol/L]．乙图中t₂时刻后改变反应条件，平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况．
（1）已知向一平衡体系中加入催化剂，会同等程度增加正逆反应速率，使平衡不移动，则由乙图平衡图象推断B的起始物质的量浓度为0.02mol
（2）t₅时改变的条件是升温此时v（正）＞v（逆），若A的物质的量减少0.03mol时，容器与外界的热交换总量为akJ，写出该反应的热化学方程式3A （g）?2C（g）+B（g）△H=+150akJ/mol．
（3）若t₁=15s，则t₀-t₁阶段以C浓度变化表示的平均反应速率为v（C）=0.004mol/L．S，A的转化率为60%．
（4）t₂时改变的某一反应条件可能是c（选填序号）．
a．减少生成物浓度b．增大压强c．增大反应物浓度
（5）如图乙表示此反应的反应速率v和时间t的关系图，各阶段的平衡常数如表所示．K₁、K₂、K₃、K₄之间的关系为K₁=K₂=K₃＜K₄（用“＞”、“＜”或“=”连接）．A的转化率最大的一段时间是t₅-t₆．

T1～t2	T3～t4	T4～t5	T6～t
K1	K2	K3	K4

Answer 1

分析 （1）若t₄时改变的条件为减小压强，平衡不移动，说明反应前后气体的体积相等，图甲中t₁时到达平衡，△c（A）=0.09mol/L，△c（C）=0.06mol/L，二者化学计量数之比为0.09：0.06=3：2，则B为生成物，反应方程式为：3A（g）?B（g）+2C（g），计算B的浓度变化量，B的起始浓度=B的平衡浓度-B的浓度变化量；
（2）t₅时正逆反应速率增大，说明改变的条件是升温，此时v（正）＞v（逆），平衡正向移动，正反应为吸热反应；若A的物质的量减少0.02mol时，容器与外界的热交换总量为a kJ，则3mol A反应放出的吸收的热量为akJ×$\frac{3mol}{0.02mol}$=150kJ，注明物质聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（3）由图象计算C的浓度变化，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率；A的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%计算；
（4）图象可知改变的条件只能增加一种体系的浓度；
（5）反应为吸热反应，升高温度，A的转化率将增大，再结合反应前后气体体积变化分析；平衡常数随温度变化，不随浓度、压强、催化剂等变化．

解答 解：（1）若t₄时改变的条件为减小压强，平衡不移动，说明反应前后气体的体积相等，图甲中t₁时到达平衡，△c（A）=0.09mol/L，△c（C）=0.06mol/L，二者化学计量数之比为0.09：0.06=3：2，则B为生成物，反应方程式为：3A（g）?B（g）+2C（g），则△c（B）=$\frac{1}{2}$△c（C）=0.03mol/L，B的起始浓度=0.05mol/L-0.03mol/L=0.02mol/L，
故答案为：0.02；
（2）t₅时正逆反应速率增大，说明改变的条件是升温，此时v（正）＞v（逆），平衡正向移动，正反应为吸热反应，若A的物质的量减少0.02mol时，容器与外界的热交换总量为a kJ，则3mol A反应放出的吸收的热量为akJ×$\frac{3mol}{0.02mol}$=150kJ，反应热化学方程式为：3A （g）?2C（g）+B（g）△H=+150akJ/mol，
故答案为：升温；3A （g）?2C（g）+B（g）△H=+150akJ/mol；
（3）若t₁=15s，生成物C在t₀～t₁时间段的平均反应速率为：v=$\frac{0.11mol/L-0.05mool/L}{15s}$=0.004mol•L^-1•s^-1，A的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.15-0.06}{0.15}$×100%=60%，
故答案为：0.004；60%；
（4）图中中平衡正向进行，逆反应速率此时不变，正反应速率快速增大，说明可能是增加反应物的浓度，故答案为：c；
（5）t₂时刻改变的是反应物的浓度，t₃时刻加入的是催化剂，t₄是减少了压强，t₅时刻是升高温度，平衡常数随温度变化，反应为吸热反应，升温平衡正向进行平衡常数增大，则之间关系为K₁=K₂=K₃＜K₄，图中分析A的转化率最大的一段时间是t₅-t₆，
故答案为：K₁=K₂=K₃＜K₄；t₅-t₆；

点评 本题考查化学平衡计算于影响因素、平衡图象、反应速率计算、热化学方程式书写等，关键是根据图象综合分析确定反应方程式，题目难度中等．