Question

13．已知A（g）+B（g）?C （g）+D（g）反应的平衡常数和温度的关系如表：

温度/°C	700	800	830	1000	1200
平衡常数	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，△H＜0（填“＜”“＞”“=”）；
（2）830°C时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol•L^-1•s^-1，则6s时c（A）=0.022mol•L^-1，C的物质的量为0.09mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为80%
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为c（填正确选项前的字母）；
a．压强不随时间改变           b．气体的密度不随时间改变
c．c（A）不随时间改变           d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
（4）1200°C时反应C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常数的值为2.5．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；
由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应；
（2）根据△c=v△t计算△c（A），A的起始浓度-△c（A）=6s时c（A）；
根据△n=△cV计算△n（A），再根据方程式计算C的物质的量；
设平衡时A的浓度变化量为x，利用三段式表示平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数列方程计算x的值，再根据转化率定义计算；
体积不变，充入1mol氩气，反应混合物各组分的浓度不变，变化不移动，A的转化率不变；
（3）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（4）同一反应在相同温度下，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数．

解答 解：（1）可逆反应A（g）+B（g）?C（g）+D（g）的平衡常数表达式K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，
由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应，即△H＜0，
故答案为：$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$；＜；
（2）反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol•L^-1•s^-1，则6s内△c（A）=0.003mol•L^-1•s^-1×6s=0.018mol/L，A的起始浓度为$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，故6s时时c（A）=0.04mol/L-0.018mol/L=0.022mol/L，
故6s内△n（A）=0.018mol/L×5L=0.09mol，由方程式可知n（C）=△n（A）=0.09mol，
设平衡时A的浓度变化量为x，则：
               A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
开始（mol/L）：0.04    0.16     0     0
变化（mol/L）：x      x        x     x
平衡（mol/L）：0.04-x   0.16-x   x    x
故$\frac{{x}^{2}}{（0.04-x）（0.16-x）}$=1，解得x=0.032
所以平衡时A的转化率为$\frac{0.032mol/L}{0.04mol/L}$×100%=80%，
体积不变，充入1mol氩气，反应混合物各组分的浓度不变，变化不移动，A的转化率不变为80%，
故答案为：0.022；0.09；80%；
（3）a．该反应前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不随时间改变，不能说明到达平衡，故a错误，
 b．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，故混合气体的密度始终不变，故气体的密度不随时间改变，不能说明到达平衡，故b错误，
c．可逆反应到达平衡时，各组分的浓度不发生变化，故c（A）不随时间改变，说明到达平衡，故c正确，
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等，都表示正反应速率，反应始终按1：1生成C、D的物质的量，不能说明到达平衡，故d错误，
故答案为：c；
（4）同一反应在相同温度下，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数，故1200℃时反应C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常数的值为$\frac{1}{0.4}$=2.5，
故答案为：2.5．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡常数计算、化学反应速率、平衡状态判断，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，难度中等，注意化学平衡状态判断，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．