Question

6．100℃时，在容积为2.0L的恒容密闭容器中，通入乙烯和氧气，其中乙烯和氧气物质的量之比为2：1，发生反应：2C₂H₄ （g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）△H＜0，体系中部分物质的物质的量随时间变化如图所示．
回答下列问题：
（1）a点时，c（C₂H₄）等于2c（CH₃CHO）（填“大于”“小于”或“等于”）．
（2）前3s内，平均反应速率v（C₂H₄）为0.2mol•L^-1•s^-1．
（3）5s时改变反应温度为T℃，v（CH₃CHO）以0.01mol•L^-1•s^-1的平均速率减小，经t₁ s后达到平衡，平衡时测得c（C₂H₄）=c（CH₃CHO）．
①T大于100℃（填“大于”或“小于”）．
②t₁=5，该条件下反应的平衡常数K=8．

Answer 1

分析 （1）a点时，由图象可知氧气物质的量为0.35mol，又乙烯和氧气物质的量之比为2：1，2C₂H₄ （g）+O₂（g）?2CH₃CHO，乙烯与氧气又按照2：1反应，所以C₂H₄物质的量为0.35mol×2=0.7mol，据此分析；
（2）前3s内，根据平均反应速率v（C₂H₄）=$\frac{△c}{△t}$计算；
（3）根据图象得出100℃平衡时氧气、乙醛分别为$\frac{0.2}{2}$=0.1mol•L^-1、$\frac{0.6}{2}$=0.3mol•L^-1，又乙烯和氧气物质的量之比为2：1，所以乙烯平衡浓度为0.2mol•L^-1，乙烯小于乙醛，温度为T℃，平衡时测得c（C₂H₄）=c（CH₃CHO），所以平衡逆向移动，再根据c（C₂H₄）=c（CH₃CHO）．用三段式求出再次平衡时的浓度进行计算．

解答 解：（1）a点时，由图象可知氧气物质的量为0.35mol，又乙烯和氧气物质的量之比为2：1，2C₂H₄ （g）+O₂（g）?2CH₃CHO，乙烯与氧气又按照2：1反应，所以C₂H₄物质的量为0.35mol×2=0.7mol，再根据图象a点时CH₃CHO的物质的量为0.35，所以c（C₂H₄）等于2c（CH₃CHO），故答案为：等于；
（2）前3s内，根据平均反应速率v（C₂H₄）=2v（O₂）=$\frac{△c}{△t}$=2×$\frac{0.5-0.2}{3}$=0.2mol•L^-1•s^-1，故答案为：0.2；
（3）①根据图象得出100℃平衡时氧气、乙醛分别为$\frac{0.2}{2}$=0.1mol•L^-1、$\frac{0.6}{2}$=0.3mol•L^-1，又乙烯和氧气物质的量之比为2：1，所以乙烯平衡浓度为0.2mol•L^-1，乙烯小于乙醛，温度为T℃，平衡时测得c（C₂H₄）=c（CH₃CHO），所以平衡逆向移动，又逆反应为吸热反应，则升高温度，所以T大于100℃，故答案为：大于；
②2C₂H₄ （g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）△H＜0  设平衡逆向移动生成氧气xmol/L，
开始（mol/L）0.2       0.1       0.3
转化（mol/L）2x        x         2x
平衡（mol/L）0.2+2x   0.1+x     0.3-2x
根据c（C₂H₄）=c（CH₃CHO）则0.2+2x=0.3-2x，x=0.025mol•L^-1，即乙醛的变化量为0.025×2=0.05mol•L^-1，所以t₁=$\frac{0.05}{0.01}$=5s，K=$\frac{c（CH{\;}_{3}CHO）{\;}^{2}}{c（C{\;}_{2}H{\;}_{4}）{\;}^{2}c（O{\;}_{2}）}$=$\frac{（0.3-2×0.025）{\;}^{2}}{（0.2+2×0.025）{\;}^{2}×（0.1+0.025）}$=8，故答案为：5；8．

点评 本题根据图象考查化学平衡移动的原理，关键根据三段式进行计算，难度不大，难点为（3）．