Question

13．COCl₂的分解反应为COCl₂（g）?Cl₂（g）+CO（g）△H=+108kJ•mol^-1．反应体系平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图（第10min到14min的COCl₂浓度变化曲线未示出）：
（1）计算反应在第8min时的平衡常数K=0.234mol/L（保留三位小数）；
（2）比较第2min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2）＜ T（8）（填“＜”、“＞”或“=”）；
（3）若反应在体积为20L的密闭容器中进行，则4min～10min外界向反应体系提供的能量至少为32.4kJ．
（4）若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl₂）=0.031mol/L（保留三位小数）
（5）比较反应物COCl₂在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：v（5-6）＞ v（15-16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大．

Answer 1

分析 （1）由图可知，8min时COCl₂的平衡浓度为0.04mol/L，Cl₂的平衡浓度为0.11mol/L，CO的平衡浓度为0.085mol/L，代入平衡常数表达式K=$\frac{c（CO）×c（C{l}_{2}）}{c（COC{l}_{2}）}$计算；
（2）第8min时反应物的浓度比第2min时减小，生成物浓度增大，平衡向正反应方向移动，4min瞬间浓度不变，不可能为改变压强、浓度，应是改变温度，结合温度对平衡影响判断；
（3）4min～10min内COCl₂的浓度减少量为（0.055-0.04）mol/L=0.015mol/L，再计算转化COCl₂的物质的量，结合热化学方程式计算吸收的热量；
（4）由图可知，10min瞬间Cl₂浓度不变，CO的浓度降低，故改变条件为移走CO，降低CO的浓度，平衡常数不变，与8min到达平衡时的平衡常数相同，由图可知，12min时到达平衡时Cl₂的平衡浓度为0.12mol/L，CO的平衡浓度为0.06mol/L，根据平衡常数计算c（COCl₂）；
（5）10min瞬间，CO的浓度减小，二氧化碳浓度不变，而后平衡正向移动，不能是改变温度，应是移走CO，14min到达平衡．在5～6 min和15～16 min时反应温度相同，在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，但15～16 min时各组分的浓度都小，因此反应速率小．

解答 解：（1）由图可知，8min时COCl₂的平衡浓度为0.04mol/L，Cl₂的平衡浓度为0.11mol/L，CO的平衡浓度为0.085mol/L，K=$\frac{c（CO）×c（C{l}_{2}）}{c（COC{l}_{2}）}$=$\frac{0.085×0.11}{0.04}$=0.234mol/L，故答案为：0.234mol/L；
（2）由第2min反应温度变为第8min反应温度时，生成物浓度增大、反应物浓度减小，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以T（2）＜T（8），故答案为：＜；
（3）4min～10min内COCl₂的浓度减少量为（0.055-0.04）mol/L=0.015mol/L，转化COCl₂的物质的量为0.015mol/L×20L=0.3mol，吸收的热量为0.3mol×108kJ•mol^-1=32.4kJ，即外界至少需要提供23.4kJ能力，故答案为：32.4kJ；
（4）由图可知，10min瞬间Cl₂浓度增大，CO的浓度降低，故改变条件为移走CO，降低CO的浓度，平衡常数不变，与8min到达平衡时的平衡常数相同，由图可知，12min时到达平衡时Cl₂的平衡浓度为0.12mol/L，CO的平衡浓度为0.06mol/L，故：$\frac{0.06×0.12}{c（COC{l}_{2}）}$=0.234mol/L，解得c（COCl₂）=0.031mol/L，
故答案为：0.031；
（5）10min瞬间，CO的浓度减小，二氧化碳浓度不变，而后平衡正向移动，不能是改变温度，应是移走CO，14min到达平衡，在5～6 min和15～16 min时反应温度相同，在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，但15～16 min时各组分的浓度都小，因此反应速率小，即v（5～6）＞v（15～16），
故答案为：＞；在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡移动、平衡常数、浓度随时间变化曲线等，理解图象中曲线变化趋势及曲线变化可能改变的条件是解本题关键，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．