Question

2．已知2A₂（g）+B₂（g）?2C₃（g）；△H=-Q₁ kJ/mol（Q₁＞0），在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2molA₂和1molB₂，在500℃时充分反应，达平衡后C₃的浓度为w mol•L^-1，放出热量为Q₂ kJ．
（1）达到平衡时，A₂的转化率为$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$．
（2）达到平衡后，若向原容器中通入少量的氩气，A₂的转化率将不变（填“增大“、“减小”或“不变”）
（3）若在原来的容器中，只加入2mol C₃，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量Q₃ kJ，C₃浓度=（填＞、=、＜）w mol•L^-1，Q₁、Q₂、Q₃ 之间满足何种关系Q₁=Q₂+Q₃
（4）能说明该反应已经达到平衡状态的是b．
a．v（C₃）=2v （B₂）；           b．容器内压强保持不变
c．2v_逆（A₂）=v_正（B₂）            d．容器内的密度保持不变
（5）改变某一条件，得到如图的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），可得出的结论正确的是ad；
a．反应速率c＞b＞a
b．达到平衡时A₂的转化率大小为：b＞a＞c
c．T₂＞T₁
d．b点A₂和B₂的物质的量之比为2：1
（6）若将上述容器改为恒压容器（反应前体积相同），起始时加入2molA₂和l molB₂，500℃时充分反应达平衡后，放出热量Q₄kJ，则Q₂＜Q₄ （填“＞”、“＜”或“=”）．
（7）下列措施可以同时提高反应速率和B₂的转化率是（填选项序号）b．
a．选择适当的催化剂      b．增大压强
c．及时分离生成的C₃      d．升高温度．

Answer 1

分析 （1）根据2A₂（g）+B₂（g）?2C₃（g）△H=-Q₁ kJ/mol（Q₁＞0），达平衡后放出热量为Q₂ kJ，设参加反应的A₂为n mol，则n：2=Q₂：Q₁，解得n=$\frac{2{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$，以此计算转化率；
（2）若向原容器中通入少量的氩气，体积不变，平衡不移动；
（3）只加入2mol C₃，极限转化为反应物时，起始量相同，为等效平衡，平衡浓度相同，且两个过程的总热量等于热化学方程式中的热量；
（4）利用平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定；
（5）a．浓度越大，反应速率越大；
b．一种反应物可促进另一种反应物的转化；
c．正反应为放热反应，温度越低，C₃平衡体积分数越大；
d．b点为平衡点，起始量、转化量之比相同；
（6）恒压容器（反应器开始体积相同），相同温度下起始加入2molA₂和1molB₂，等效为在原平衡的基础上增大压强；
（7）同时提高反应速率和B₂的转化率，温度、浓度、压强可增大反应速率，平衡正向移动可增大转化率，以此来解答．

解答 解：（1）根据2A₂（g）+B₂（g）?2C₃（g）△H=-Q₁ kJ/mol（Q₁＞0），达平衡后放出热量为Q₂ kJ，设参加反应的A₂为n mol，则n：2=Q₂：Q₁，解得n=$\frac{2{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$，达到平衡时，A₂的转化率为$\frac{\frac{2{Q}_{2}}{{Q}_{1}}}{2}$×100%=$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$，
故答案为：$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$；
（2）因为是在恒容的密闭容器中，达到平衡后，若向原容器中通入少量的氩气，没有影响体积，所以平衡不移动，A₂的转化率不变，
故答案为：不变；
（3）根据等效平衡的理论，只加入2mol C₃，相当于加入2 molA₂和1 molB₂，所以C₃浓度=w mol•L^-1，Q₁、Q₂、Q₃ 之间的关系为Q₁=Q₂+Q₃，
故答案为：=；Q₁=Q₂+Q₃；
（4）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态．
a．v（C₃）=2 v （B₂）没有标注正逆反应，故a错误；
b．反应是气体压强减小的反应，平衡状态容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，故b正确；
c．依据反应速率之比等于化学方程式的系数之比可知，v_逆（A₂）=2v_正（B₂），说明v_逆（A₂）=v_正（A₂），故c错误；
d．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，即反应过程和平衡状态容器内的密度保持不变，故d错误，
故答案为：b；
（5）a．增大B₂的浓度，反应速率增大，故a正确；
b．B₂促进A₂的转化，由图可知，达到平衡时A₂的转化率大小为：c＞b＞a，故b错误；
c．正反应是放热反应，升高温度反应速率增大，但平衡向逆反应方向移动，故c错误； 
d．按系数比加入各反应物，按系数比消耗各物质，所以平衡时仍为2：1，故d正确；
故答案为：ad；
（6）原平衡随反应进行，压强降低．恒压容器（反应器开始体积相同），相同温度下起始加入2molA₂和1molB₂，等效为在原平衡的基础上增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应移动，则Q₂＜Q₄，
故答案为：＜；
（7）a．催化剂只能加快化学速率，不能改变平衡状态，不符合，故a不选；
b．增大压强，平衡向正反应方向移动，符合，故b选；
c．及时分离生成的C₃，化学反应速率减慢，不符合，故c不选；
d．升高温度，平衡逆向移动，不符合，故d不选；
故答案为：b．

点评 本题考查化学平衡的计算及平衡移动，为高频考点，把握反应中热量变化、转化率计算、平衡移动及平衡判定为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度不大．