Question

【題目】向一體積不變的密閉容器中充入和一定量的B三種氣體。一定條件下發生反應，各物質的濃度隨時間變化的關系如圖1所示，其中階段c(B)未畫出。圖2為反應體系中反應速率隨時間變化的情況，且各改變一種不同的條件。

(1)時改變的條件為___________，B的起始物質的量為____________。

(2)各階段平衡時對應的平衡常數如下表所示：

則之間的關系為___________。(用“>”、“<”或“=”)。

(3)階段，若A的物質的量變化了0.01 mol，而此階段中反應體系的能量變化為akJ(a>0)，寫出此條件下該反應的熱化學方程式：______________________。

Answer 1

【答案】減小壓強(或抽取出部分平衡混合氣) K1=K2=K3<K4 2A(g)+B(g)3C(g)

【解析】

（1）t2-t3和t3-t4這兩段平衡時不移動的，則只能是壓強和催化劑影響的，因此應該推斷該反應為等體積變化的反應，t2-t3的平衡比原平衡的速率要快，而t3-t4的速率又變慢，則前者應加入催化劑，因為條件只能使用一次，t3-t4段應為減壓或取出部分平衡混合氣體；反應物的濃度降低，生成物的濃度增大，結合圖1可以知道，A為反應物，C為生成物，A的變化量為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L。又因該反應為等體積變化的反應，所以B為反應物，根據化學反應的速率比等于化學計量數比，該反應的方程式為2A(g)+B(g)3C(g)，所以c(B)=c(A)=mol/L=0.1mol/L，起始2molA所以對應濃度為1mol/L，則體積應為2L，故B的起始物質的量為n(B)=(0.1mol/L+0.4mol/L)2L=1.0mol；

（2）t1-t2段，處于平衡狀態，c(A)=0.8mol/L，c(B)=0.4mol/L，c(C)=0.6mol/L，K1===0.84；t2-t3段為使用催化劑，加快反應，平衡常數不變，K2=0.84；t3-t4段為降低壓強，反應速率降低，平衡不移動，平衡常數不變，K3=0.84；t5-t6段，為升高溫度，平衡向正反應方向移動，平衡常數增大，K4>0.84，故K1=K2=K3<K4；

（3）根據方程式計算，若A的物質的量共變化了0.01mol，而此過程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，則反應2molA時，交換熱量為200a kJ，而由圖象可以知道，t4-t5階段應為升高溫度，正反應速率大于逆反應速率，平衡向正反應方向移動，則正反應應為吸熱反應，所以熱化學方程式為2A(g)+B(g)3C(g) H=+200a kJ/mol。