Question

【题目】向一体积不变的密闭容器中充入和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化的关系如图1所示，其中阶段c(B)未画出。图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且各改变一种不同的条件。

(1)时改变的条件为___________，B的起始物质的量为____________。

(2)各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：

则之间的关系为___________。(用“>”、“<”或“=”)。

(3)阶段，若A的物质的量变化了0.01 mol，而此阶段中反应体系的能量变化为akJ(a>0)，写出此条件下该反应的热化学方程式：______________________。

Answer 1

【答案】减小压强(或抽取出部分平衡混合气) K1=K2=K3<K4 2A(g)+B(g)3C(g)

【解析】

（1）t2-t3和t3-t4这两段平衡时不移动的，则只能是压强和催化剂影响的，因此应该推断该反应为等体积变化的反应，t2-t3的平衡比原平衡的速率要快，而t3-t4的速率又变慢，则前者应加入催化剂，因为条件只能使用一次，t3-t4段应为减压或取出部分平衡混合气体；反应物的浓度降低，生成物的浓度增大，结合图1可以知道，A为反应物，C为生成物，A的变化量为0.2mol/L，C的变化量为0.3mol/L。又因该反应为等体积变化的反应，所以B为反应物，根据化学反应的速率比等于化学计量数比，该反应的方程式为2A(g)+B(g)3C(g)，所以c(B)=c(A)=mol/L=0.1mol/L，起始2molA所以对应浓度为1mol/L，则体积应为2L，故B的起始物质的量为n(B)=(0.1mol/L+0.4mol/L)2L=1.0mol；

（2）t1-t2段，处于平衡状态，c(A)=0.8mol/L，c(B)=0.4mol/L，c(C)=0.6mol/L，K1===0.84；t2-t3段为使用催化剂，加快反应，平衡常数不变，K2=0.84；t3-t4段为降低压强，反应速率降低，平衡不移动，平衡常数不变，K3=0.84；t5-t6段，为升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，K4>0.84，故K1=K2=K3<K4；

（3）根据方程式计算，若A的物质的量共变化了0.01mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，则反应2molA时，交换热量为200a kJ，而由图象可以知道，t4-t5阶段应为升高温度，正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，则正反应应为吸热反应，所以热化学方程式为2A(g)+B(g)3C(g) H=+200a kJ/mol。