Question

10．在容積為10L的密閉容器中，進行如下反應：A（g）+2B（g）?C（g）+D（g），最初加入1.0molA和2.2molB，在不同溫度下，D的物質(zhì)的量n（D）和時間t的關(guān)系如圖1．

試回答下列問題：
（1）800℃時，0-5min內(nèi)，以B表示的平均反應速率為0.024mol/（L．min）．
（2）能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是AC．
A．容器中壓強不變        B．混合氣體中c（A）不變
C．2v_正（B）=v_逆（D）    D．c（A）=c（C）
（3）若最初加入1.0molA和2.2molB，利用圖中數(shù)據(jù)計算800℃時的平衡常數(shù)K=9，該反應為吸熱反應（填吸熱或放熱）．
（4）700℃時，某時刻測得體系中各物質(zhì)的量如下：n（A）=1.1mol，n（B）=2.6mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，則此時該反應向正反應方向進行（填“向正反應方向”“向逆反應方向”或“處于平衡狀態(tài)”）．
（5）在催化劑作用下，CO可用于合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
若在恒溫恒壓的條件下，向密閉容器中充入4mol CO和8mol H₂，合成甲醇，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖2所示：
①該反應的正反應屬于放熱反應（填“吸熱”或“放熱”）．
②在0.1MPa、100℃的條件下，該反應達到平衡時容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為8mol．
?若在恒溫恒容的條件下，向上述平衡體系中充入4mol CO，8mol H₂，與原平衡狀態(tài)相比，達到平衡時CO轉(zhuǎn)化率增大（填“增大”，“不變”或“減小”），平衡常數(shù)K不變（填“增大”，“不變”或“減小”）．

Answer 1

分析 （1）800℃時0-5min內(nèi)生成D為0.6mol，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（D），再根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（B）；
（2）．可逆反應到達平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；
（3）800℃平衡時生成D為0.6mol，則：
            A（g）+2B（g）?C（g）+D
起始量（mol）：1    2.2     0     0
轉(zhuǎn)化量（mol）：0.6  1.2     0.6   0.6
平衡量（mol）：0.4   1      0.6   0.6
再根據(jù)K=$\frac{c（C）×c（D）}{c（A）×{c}^{2}（B）}$計算平衡常數(shù)；
由圖可知，升高溫度D的物質(zhì)的量增大，說明升高溫度平衡正向移動；
（4）700℃時，某時刻測得體系中各物質(zhì)的量如下：n（A）=1.1mol，n（B）=2.6mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，等效為開始投入2molA、4.4molB到達的平衡，與原平衡時相比，壓強增大，平衡正向移動，平衡時D的物質(zhì)的量應大于原平衡的2倍；
（5）①由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應方向移動；
②在0.1MPa、100℃的條件下，平衡時CO轉(zhuǎn)化率為0.5，轉(zhuǎn)化的CO為4mol×0.5=2mol，根據(jù)差量法計算氣體物質(zhì)的量減少量，進而計算平衡時混合氣體物質(zhì)的量；
若在恒溫恒容的條件下，等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡正向移動；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．

解答 解：（1）800℃時0-5min內(nèi)生成D為0.6mol，則v（D）=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{5min}$=0.012mol/（L．min），速率之比等于化學計量數(shù)之比，則v（B）=2v（D）=0.024mol/（L．min），
故答案為：0.024mol/（L．min）；
（2）A．該反應是一個反應前后氣體體積減小的可逆反應，隨反應進行，容器內(nèi)壓強減小，當反應到達平衡狀態(tài)時，容器中壓強不變，所以能作為判斷化學平衡的依據(jù)，故A正確；
B．反應到達平衡狀態(tài)時，混合氣體中c（A）不變，說明到達平衡，故B正確；
C．應是v_正（B）=2v_正（D）時反應處于平衡狀態(tài)，2v_正（B）=v_逆（D）時逆反應速率較快，平衡逆向進行，故C錯誤；
D．當c（A）=c（C）時，該反應不一定達到平衡狀態(tài)，與反應物濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故D錯誤；
故選：AB；
（3）800℃平衡時生成D為0.6mol，則：
              A（g）+2B（g）?C（g）+D
起始量（mol）：1      2.2     0     0
轉(zhuǎn)化量（mol）：0.6    1.2     0.6   0.6
平衡量（mol）：0.4     1      0.6    0.6
由于容器體積為10L，故平衡常數(shù)K=$\frac{c（C）×c（D）}{c（A）×{c}^{2}（B）}$=$\frac{0.06×0.06}{0.04×0．{1}^{2}}$=9，
由圖可知，升高溫度D的物質(zhì)的量增大，說明升高溫度平衡正向移動，故正反應為吸熱反應，
故答案為：9；吸熱；
（4）700℃時，某時刻測得體系中各物質(zhì)的量如下：n（A）=1.1mol，n（B）=2.6mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，等效為開始投入2molA、4.4molB到達的平衡，與原平衡時相比，壓強增大，平衡正向移動，平衡時D的物質(zhì)的量應大于原平衡的2倍，即平衡時D應大于1.2mol，故反應向正反應進行，
故答案為：向正反應方向；
（5）①由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，故正反應為放熱反應，
故答案為：放熱；
②在0.1MPa、100℃的條件下，平衡時CO轉(zhuǎn)化率為0.5，轉(zhuǎn)化的CO為4mol×0.5=2mol，則：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g） 物質(zhì)的量減小
1                              2
2mol                           4mol
故平衡時混合氣體物質(zhì)的量為4mol+8mol-4mol=8mol；
在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入4 molCO，8 mol H₂，等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強，平衡向正反應移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大；
化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，
故答案為：8；增大；不變．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、化學平衡圖象、反應速率計算、平衡常數(shù)計算等，注意三段式解題法在化學平衡計算中應用，（4）中注意利用等效平衡進行分析解答，避免濃度商與平衡常數(shù)比較判斷的繁瑣．