Question

1．在1.0L密閉容器中放入0.10molA（g），在一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng)：A（g）?B（g）+C（g）△H=+85.1kJ•mol^-1，反應(yīng)時(shí)間（t）與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)（p）的數(shù)據(jù)見下表：

時(shí)間t/h	0	1	2	4	8	16	20	25	30
總壓強(qiáng)p/100kPa	4.91	5.58	6.32	7.31	8.54	9.50	9.52	9.53	9.53

回答下列問題：
（1）欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為升高溫度、降低壓強(qiáng)．
（2）由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p₀計(jì)算反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率α（A）的表達(dá)式為$\frac{P-P{\;}_{0}}{P{\;}_{0}}$×100%．平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為94.1%，列式并計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)K1.5mol/L．
（3）①由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p₀表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物A的物質(zhì)的量n（A），n_總=$\frac{0.10P}{P{\;}_{0}}$mol，n（A）=0.10×（2-$\frac{p}{p{\;}_{0}}$）mol．
②下表為反應(yīng)物A濃度與反應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù)，計(jì)算a=0.051；．

反應(yīng)時(shí)間t/h	0	4	8	16
c（A）/（mol•L-1）	0.10	a	0.026	0.0065

分析該反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度c（A）變化與時(shí)間間隔（△t）的規(guī)律，得出的結(jié)論是每隔4h，A的濃度減小一半，由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時(shí)反應(yīng)物的濃度c（A）為0.013mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積增大，結(jié)合平衡移動原理分析判斷轉(zhuǎn)化率；
（2）相同條件下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，反應(yīng)前后物質(zhì)的量的增大是反應(yīng)的A的物質(zhì)的量，結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算得到；依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度達(dá)到平衡常數(shù)；
（3）①依據(jù)相同條件下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，結(jié)合平衡計(jì)算得到；
②依據(jù)平衡A的濃度計(jì)算，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析判斷存在的規(guī)律；

解答 解：（1）在一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng)：A（g）?B（g）+C（g ）△H=+85.1kJ•mol^-1，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積增大，根據(jù)平衡移動原理分析可知，欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行，可以升溫或減壓條件下使平衡正向進(jìn)行；
故答案：升高溫度、降低壓強(qiáng)；
 （2）反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量增大等于反應(yīng)的A的量，所以由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p₀計(jì)算反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率α（A）的表達(dá)式=$\frac{P-P{\;}_{0}}{P{\;}_{0}}$×100%；
平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率=$\frac{9.53-4.91}{4.91}$×100%=94.1%，
依據(jù)化學(xué)平衡三段式 列式得到；
                     A（g）?B（g）+C（g ）
起始量（mol/L）     0.10     0                0 
變化量（mol/L） 0.10×94.1%   0.10×94.1%  0.10×94.1%
平衡量（mol/L）0.10（1-94.1%）    0.10×94.1%    0.10×94.1%
K=$\frac{c（B）c（C）}{c（A）}$=$\frac{（0.0941mol/L）{\;}^{2}}{0.10×（1-94.1%）}$=1.5mol/L
故答案為$\frac{P-P{\;}_{0}}{P{\;}_{0}}$×100%；94.1%；  1.5mol/L；
（3）①由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p₀表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n_總和反應(yīng)物A的物質(zhì)的量n（A），依據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，n_總：n起始=P：P₀ ，n_總=$\frac{0.10P}{P{\;}_{0}}$；
                A（g）?B（g）+C（g ）
起始量（mol）    0.10    0        0
變化量（mol）    x      x         x
某時(shí)刻量（mol） 0.10-x    x         x
（0.10+x）：0.10=P：P₀
x=$\frac{0.10（P-P{\;}_{0}）}{P{\;}_{0}}$
n（A）=0.10-$\frac{0.10（P-P{\;}_{0}）}{P{\;}_{0}}$=0.10×（2-$\frac{p}{p{\;}_{0}}$）mol；
故答案為：$\frac{0.10P}{P{\;}_{0}}$；0.10×（2-$\frac{p}{p{\;}_{0}}$）；
②n（A）=0.10×（2-$\frac{p}{p{\;}_{0}}$ ）=0.10×（2-$\frac{7.31}{4.91}$ ）=0.051mol所以濃度a=0.051mol/L；分析數(shù)據(jù)特征可知，每隔4h，A的濃度減小一半，故答案為：0.051；達(dá)到平衡前每間隔4h，c（A）減少約一半；由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時(shí)反應(yīng)物的濃度c（A）=$\frac{0.026mol/L}{2}$=0.013mol/L；
故答案為：0.051，每隔4h，A的濃度減小一半；0.013．

點(diǎn)評 本題考查壓強(qiáng)關(guān)系和物質(zhì)的量的計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡計(jì)算方法，圖表數(shù)據(jù)處理方法的分析判斷，題目難度中等．