Question

【題目】化合物AX3和單質X2在一定條件下反應可生成化合物AX5，反應AX3(g)+X2(g)AX5(g)在容積為10L的密閉容器中進行。起始時AX3和X2均為0.2mol，反應在不同條件下進行，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示。回答下列問題：

(1)計算實驗a反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX5)=________；

(2)圖中3組實驗從反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX5)由大到小的次序為_______（填實驗序號）；與實驗a相比，其他兩組改變的實驗條件是：b___________，c____________。

(3)用p0表示開始時總壓強，p表示平衡時總壓強，α表示AX3的平衡轉化率，則α的表達式為________；實驗a的平衡轉化率：αa為________。

Answer 1

【答案】1.7×10—4mol/(L·min) bca 加入催化劑 升高溫度 50%

【解析】

（1）根據壓強之比是物質的量之比結合v＝△c/△t計算；

（2）計算平衡時的反應速率，然后比較反應速率大小；根據圖像曲線變化特點結合外界條件對反應速率和平衡狀態的影響分析解答；

（3）根據三段式計算。

（1）起始時AX3和X2均為0.2mol，總壓強為160KPa，平衡時總壓強為120kPa，設平衡時總物質的量為n，根據壓強之比就等于物質的量之比有：120kPa/160kPa=n/0.4mol，解得n=0.30mol，則

AX3(g) + X2(g)AX5(g)

起始量（mol） 0.2 0.2 0

轉化量（mol） x x x

平衡量（mol） 0.2-x 0.2-x x

則(0.20-x)+(0.20-x)+x＝0.30

解得x＝0.10

所以v(AX5)＝0.10mol/(10L×60min)＝1.7×10—4mol/(L·min)；

（2）由以上分析可知到達平衡時生成AX5的量為0.10mol。實驗b從反應開始至達到平衡時所用時間為40 min，其反應速率v(AX5)＝0.10mol/(10L×40min)＝2.5×10－4mol/(L·min)；同理可算出，實驗c達到平衡時，v(AX5)＝1.8×10－4mol/(L·min)，故速率v(AX5)由大到小的順序是bca；與實驗a相比較，實驗b達到平衡的時間短，但平衡點與實驗a相同，改變條件應為加入催化劑，從而導致反應速率加快；實驗c與實驗a比較，起始時容器的體積和氣體的物質的量均相同，但壓強增大，改變條件應為升高溫度使氣體膨脹所致。

（3） AX3(g) + X2(g)AX5(g)

起始量（mol） 0.2 0.2 0

轉化量（mol） 0.2α 0.2α 0.2α

平衡量（mol） (0.2－0.2α) (0.2－0.2α) 0.2α

則有0.4/(0.4－0.2α)＝p0/p，解得α＝。實驗a平衡時p0、p分別是160、120，則平衡轉化率αa＝50%。