Question

5．在体积为2L的恒容密闭容器中发生反应xA（g）+yB（g）?zC（g），图I表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图Ⅱ表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n（A）：n（B）的变化关系．则下列结论正确的是（　　）

• A． 200℃时，反应从开始到平衡的平均速率v（B）=0.02 mol•L^-1•min^-1
• B． 图Ⅱ所知反应xA（g）+yB（g）?zC（g）的△H＜0，且a=2
• C． 若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入0.2molB和0.2molC，重新达到平衡前v（正）＞v（逆）
• D． 在200℃时，向容器中充入2mol A 和1mol B，达到平衡时，A 的体积分数大于0.5

Answer 1

分析 A．由图Ⅰ可知，200℃时平衡时，B的物质的量变化量为0.4mol-0.2mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（B）；
B．由图Ⅱ可知，n（A）：n（B）一定时，温度越高平衡时C的体积分数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，据此判断反应热效应；在一定的温度下只要A、B起始物质的量之比刚好等于平衡化学方程式化学计量数之比，平衡时生成物C的体积分数就最大，由图Ⅰ判断200℃时A、B的起始物质的量，据此计算a的值；
C．根据图Ⅰ中A、B、C的物质的量变化量之比等于化学计量数之比确定x、y、z，计算200℃时，再向体系中充入0.2molB和0.2molC时的浓度商与化学平衡常数大小，判断化学平衡移动方向，得到答案；
D.200℃时，向容器中充入2 mol A 和1 mol B达到平衡等效为原平衡增大压强，根据图Ⅰ中A、B、C的物质的量变化量之比等于化学计量数之比确定x、y、z，据此判断增大压强平衡移动方向．

解答 解：A．由图Ⅰ可知，200℃时5min达到平衡，平衡时B的物质的量变化量为0.4mol-0.2mol=0.2mol，故v（B）=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{5min}$=0.02 mol•L^-1•min^-1，故A正确；
B．由图Ⅱ可知，n（A）：n（B）一定时，温度越高平衡时C的体积分数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为吸热反应，即△H＞0，图Ⅰ可知，200℃时平衡时，A的物质的量变化量为0.8mol-0.4mol=0.4mol，B的物质的量变化量为0.2mol，在一定的温度下只要A、B起始物质的量之比刚好等于平衡化学方程式化学计量数之比，平衡时生成物C的体积分数就最大，A、B的起始物质的量之比=0.4mol：0.2mol=2，故B错误；
C．由图Ⅰ可知，200℃时平衡时，A、B、C的物质的量变化量分别为0.4mol、0.2mol、0.2mol，物质的量之比等于化学计量数之比，故x：y：z=0.4mol：0.2mol：0.2mol=2：1：1，平衡时A、B、C浓度分别为：0.2mol/L、0.1mol/L、0.1mol/L，化学平衡常数K=$\frac{0.1}{0.2{\;}^{2}×0.1}$=25，加入0.2molB和0.2molC后，浓度分别为：0.2mol/L、0.1+0.1=0.2mol/L、0.1+0.1=0.2mol/L，浓度商为：$\frac{0.2}{0.2{\;}^{2}×0.2}$=25，刚好处于化学平衡状态，故v（正）=v（逆），故C错误；
D．由图Ⅰ可知，200℃时平衡时，A、B、C的物质的量变化量分别为0.4mol、0.2mol、0.2mol，物质的量之比等于化学计量数之比，故x：y；z=0.4mol：0.2mol：0.2mol=2：1：1，平衡时A 的体积分数为$\frac{0.4mol}{0.4mol+0.2mol+0.2m0l}$=0.5，200℃时，向容器中充入2 mol A 和1 mol B达到平衡等效为原平衡增大压强，平衡向正反应移动，A的增大，故达到平衡时，A 的体积分数小于0.5，故D错误；
故选A．

点评 本题考查化学平衡图象、反应速率计算、影响化学平衡的因素、化学平衡有关计算等，难度中等，注意B选项中理解稀有气体对化学平衡移动的影响．