Question

3．已知A（g）+B（g）?C（g）+D（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下：

溫度/℃	700	800	830	1000	1200
平衡常數(shù)	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；△H＜0（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）830℃時(shí)，向一個(gè)5L的密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，若測(cè)得反應(yīng)初始至6S內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v（A）=0.002mol•L^-1•S^-1，則6S時(shí)c（A）=0.028 mol•L^-1；C的物質(zhì)的量為0.06mol．
（3）在與（2）相同的溫度、容器及A、B配比下反應(yīng)經(jīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡，此時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為80%；保持溫度、容器不變，再向密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，此時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為80%；如果這時(shí)向該密閉容器中再充入1mol氬氣，則平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率不變（選填“增大”、“減小”、“不變”）．
（4）判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡的依據(jù)為ce（填正確選項(xiàng)的字母）．
a．壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變
b．氣體的密度不隨時(shí)間改變
c．c（A）不隨時(shí)間改變
d．單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等
e．單位時(shí)間內(nèi)生成amolA的同時(shí)，消耗amolB
（5）1200℃時(shí)反應(yīng)C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常數(shù)的值為2.5．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)是平衡時(shí)生成物濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積；溫度越高平衡常數(shù)越小，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（2）根據(jù)△c=v△t計(jì)算△c（A），A的起始濃度-△c（A）=6s時(shí)c（A）；
根據(jù)△n=△cV計(jì)算△n（A），再根據(jù)方程式計(jì)算C的物質(zhì)的量；
（3）設(shè)平衡時(shí)A的濃度變化量為x，利用三段式表示平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)列方程計(jì)算x的值，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；保持溫度、容器不變，再向密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，相當(dāng)于給原平衡體系加壓，所以此時(shí)A的轉(zhuǎn)化率不變；體積不變，充入1mol氬氣，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，變化不移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率不變；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（5）同一反應(yīng)在相同溫度下，正、逆反應(yīng)方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù)．

解答 解：（1）已知A（g）+B（g）?C（g）+D（g）反應(yīng)，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；由表可知溫度越高平衡常數(shù)越小，所以△H＜0，故答案為：K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；＜；
（2）反應(yīng)初始6s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v（A）=0.002mol•L^-1•s^-1，則6s內(nèi)△c（A）=0.002mol•L^-1•s^-1×6s=0.012mol/L，A的起始濃度為$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，故6s時(shí)時(shí)c（A）=0.04mol/L-0.012mol/L=0.028mol/L，
故6s內(nèi)△n（A）=0.012mol/L×5L=0.06mol，由方程式可知n（C）=△n（A）=0.06mol，故答案為：0.028；0.06；
（3）設(shè)平衡時(shí)A的濃度變化量為x，則：
                         A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
開始（mol/L）：0.04      0.16         0           0
變化（mol/L）：x            x            x           x
平衡（mol/L）：0.04-x  0.16-x       x           x
故$\frac{{x}^{2}}{（0.04-x）（0.16-x）}$=1，解得x=0.032
所以平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.032mol/L}{0.04mol/L}$×100%=80%，
保持溫度、容器不變，再向密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，相當(dāng)于給原平衡體系加壓，所以此時(shí)A的轉(zhuǎn)化率不變，仍為80%，
體積不變，充入1mol氬氣，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，變化不移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率不變?yōu)?0%，
故答案為：80%；80%；不變；
（4）a．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，壓強(qiáng)始終不變，故壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤，
b．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積不變，故混合氣體的密度始終不變，故氣體的密度不隨時(shí)間改變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故b錯(cuò)誤，
c．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，各組分的濃度不發(fā)生變化，故c（A）不隨時(shí)間改變，說(shuō)明到達(dá)平衡，故c正確，
d．單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等，都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按1：1生成C、D的物質(zhì)的量，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤，
e．單位時(shí)間內(nèi)生成amolA等效于生成amolB的同時(shí)消耗amolB，達(dá)平衡狀態(tài)，故e正確；
故答案為：ce；
（5）同一反應(yīng)在相同溫度下，正、逆反應(yīng)方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故1200℃時(shí)反應(yīng)C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常數(shù)的值為$\frac{1}{0.4}$=2.5，
故答案為：2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率、平衡狀態(tài)判斷，難度中等，注意化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．