Question

12．向某恒容密闭容器中加入4mol A、1.2mol C和一定量的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甲图所示[已知t₀～t₁阶段c（B）未画出]．乙图为t₂时刻后改变反应条件，反应速率随时间的变化情况，在t₂、t₃、t₄、t₅时刻各改变一种不同的条件，已知t₃时刻为使用催化剂．

（1）若t₁=15s，则t₀～t₁阶段的反应速率为v（C）=0.02mol•L^-1•min^-1．
（2）t₄时刻改变的条件为减小压强，B的起始物质的量为2mol．
（3）写出该反应的化学方程式2A（g）+B（g）?3C（g），该反应的逆反应为放热反应（填“吸热反应”或“放热反应”）．
（4）图乙中共有Ⅰ～Ⅴ五处平衡，其平衡常数与Ⅰ处的平衡常数不相等的是Ⅴ（填“Ⅱ”、“Ⅲ”、“Ⅳ”或“Ⅴ”）．
（5）在相同条件下，若按下表a、b、c、d四种情况进行投料，达到的平衡与t₁时刻的平衡等效（A、B、C的体积分数分别与t₁时刻的平衡相同）的是c（填“a”、“b”、“c”或“d”）

	a	b	c	d
n（A）/mol	2.0	1.2	2	3.6
n（B）/mol	1.2	0.4	1	1.5
n（c）/mol	0.1	0	0.5	2

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算t₀～t₁阶段以C物质的浓度变化表示的反应速率；
（2）t₄～t₅阶段正逆反应速率减小且相等，如是降低温度，平衡移动发生移动，则正逆反应速率不相等，所以是减小了压强；根据A、C浓度的变化判断二者计量数关系，根据t₄～t₅阶段判断化学方程式，然后根据化学方程式计算；
（3）图象分析可知反应反应中A的浓度变化为：1mol/L-0.8mol/L=0.2mol/L，C的浓度变化为：0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，反应中A与C的化学计量数之比为0.2：0.3=2：3，根据t₄～t₅阶段改变压强平衡不移动可知，反应前后气体物质的量不变，据此书写该反应的方程式；根据t₅～t₆阶段正逆反应速率变化可知，t₅时升高了温度，正反应速率大于逆反应速率，所以该反应为吸热反应；
（4）平衡常数随温度变化，不随压强和浓度变化；
（5）由（2）计算可知B起始量为2mol，则开始进行反应的起始量为A为4mol，B为2mol，C为1.2mol，反应前后气体物质的量不变，满足反应物起始量等比等效．

解答 解：（1）若t₁=15min，生成物C在t₀～t₁时间段的平均反应速率为：v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.6mol/L-0.3mol/L}{15s}$=0.02mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.02mol•L^-1•min^-1；
（2）t₄～t₅阶段改变条件后，正逆反应速率都减小且相等，所以不可能是降低温度，应该为减小压强；反应中A的浓度变化为：1mol/L-0.8mol/L=0.2mol/L，C的浓度变化为：0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，反应中A与C的化学计量数之比为0.2：0.3=2：3，根据t₄～t₅阶段改变压强平衡不移动可知，该反应的方程式为2A（g）+B（g）?3C（g）；由方程式可知反应过程中消耗的B的物质的量浓度为：（1mol/L-0.8mol/L）×$\frac{1}{2}$=0.1mol/L，所以B的起始浓度为0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L，向某密闭容器中加入4mol A、1.2mol C和一定量的B三种气体，A的起始浓度为1.0mol/L，体积=$\frac{4mol}{1.0mol/L}$=4L，物质的量=0.5mol/L×4L=2mol，
故答案为：减小压强； 2mol；
（3）图象分析可知反应反应中A的浓度变化为：1mol/L-0.8mol/L=0.2mol/L，C的浓度变化为：0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，反应中A与C的化学计量数之比为0.2：0.3=2：3，根据t₄～t₅阶段改变压强平衡不移动可知，反应前后气体物质的量不变，据此书写该反应的方程式为：2A（g）+B（g）?3C（g），该反应是体积不变的反应，而t₅～t₆阶段正逆反应速率都增大，说明是升高了温度；升高温度后正反应速率大于逆反应速率，说明该反应为吸热反应，逆反应为放热反应，
故答案为：2A（g）+B（g）?3C（g），放热；
（4）图乙中共有Ⅰ～Ⅴ五处平衡，t₅～t₆阶段正逆反应速率都增大，说明是升高了温度，其平衡常数与Ⅰ处的平衡常数不相等的是V，
故答案为：V；
（5）由（2）计算可知B起始量为2mol，则开始进行反应的起始量为A为4mol，B为2mol，C为1.2mol，转化为起始量，
                   2A（g）+B（g）?3C（g），
               4mol              2mol       1.2mol
转化量     4.8mol            2.4mol      0
起始量之比=2：1
a.2A（g）+B（g）?3C（g），
                  2mol        1.2mol      0.1mol
转化量   （2+$\frac{0.2}{3}$）   （1.2+$\frac{0.1}{3}$）       0，
不符合等比等效，故a错误；
b.2A（g）+B（g）?3C（g），
   1.2         0.4           0
起始量之比3：1，故b错误；
c.2A（g）+B（g）?3C（g），
                    2             1           0.5
起始量         2+$\frac{1}{3}$        1+$\frac{0.5}{3}$       0
起始量之比=2：1，符合等量等效，故c正确；
d.2A（g）+B（g）?3C（g），
                3.6          1.5          2
起始量    3.6+$\frac{4}{3}$       1.5+$\frac{2}{3}$       0
起始量之比不等于2：1，故d错误；
故答案为：c．

点评 本题考查了化学反应平衡影响因素的分析判断、热化学方程式的书写，难度中等，解题关键是明确影响化学反应速率、化学平衡的因素，（3）为易错点，注意根据图象判断该反应为吸热反应．