题目

题型：不详难度：来源：

（16分）向一定体积的密闭器中加入2 mol A、0．6 mo1 C和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图(Ⅰ)所示，其中t₀～t₁阶段c(B)未画出．图(Ⅱ)为t₂时刻后改变反应条件，化学反应速率随时间变化的情况，四个阶段改变的条件均不相同，每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件，其中t₃～t₄阶段为使用催化剂．

请回答下列问题：
(1)若t₁＝15 min，则t₀～t₁阶段以C物质的浓度变化表示反应速率为            。
(2) t₄～t₅阶段改变的条件为        ，B的起始物质的量浓度为                       ，各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：

t1～t2	t2～t3	t3～t4	t4～t5	t5～t6
K1	K2	K3	K4	K5

则K₁=              (保留两位小数)，
K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之间的关系为                         (用“>”、“<”或“＝”连接)．
(3) t₅～t₆阶段保持容器内温度不变，若A的物质的量共变化了0.01 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ，写出此温度下该反应的热化学方程式                    
                                                                             。
(4)在相同条件下，若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要达到t₁时刻同样的平衡，a、b、c要满足的条件为                          .

答案

(1)0.02mol/(L·min)   (2)减压    0.5mol/L     0.84    K₁=K₂=K₃=K₄<K₅
(3) 2A_(g)+B_(g)⇋3C_(g)    △H＝＋200kJ/mol      (4) a＋2c/3＝2.4   、b＋c/3＝1.2

解析

（1）化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像I可知在15min内C的浓度变化量是0.6mol/L－0.3mol/L＝0.3mol/L，所以速率为
（2）由图像Ⅱ可知，在t₄～t₅阶段反应速率减小，但平衡不移动，所以改变的条件不可能是温度和浓度，由于在t₃～t₄阶段为使用催化剂，所以该阶段只是降低压强。这说明改变压强平衡不移动，因此反应前后体积是不变的。根据图像I可知A是反应物，C是生成物，二者的变化量之比是2︰3，所以要使反应前后体积不变，B只是反应物，及反应的方程式为2A＋B3C。C的浓度增加了0.3mol/L，则B的浓度减少了0.1mol/L，所以B的起始浓度是0.4mol/L＋0.1mol/L＝0.5mol/L。在t₁～t₂阶段平衡是ABC的浓度（mol/L）分别为0.8、0.4、0.6，所以平衡常数为。因为平衡常数只与温度有关，根据图像可知在t₅～t₆阶段，正逆反应速率同时增大，但平衡向正反应方向移动，因为该条件只能是温度且是升高温度，所以反应是吸热反应，因此K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之间的关系为K₁=K₂=K₃=K₄<K₅。
（3）根据题意科判断，每消耗0.01molA，反应就吸收能量akJ，所以反应的热化学方程式为2A_(g)+B_(g)⇋3C_(g)    △H＝＋200kJ/mol。
（4）因为容器容积不变（容器容积是2L），所以要使平衡等效，则起始物质的物质的量是相等的。根据题意可知起始时AB的物质的量分别为2.4mol和1.2mol，则把cmol的C转化为AB，则AB的物质的量（mol）分别是a＋2c/3、b＋c/3，所以关系式必须满足a＋2c/3＝2.4、b＋c/3＝1.2.