Question

在一個(gè)容積固定不變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），已知將2mol A和1mol B充入該容器中，反應(yīng)在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量為W mol，C在平衡混合氣體中體積分?jǐn)?shù)為n%．
（1）若把2mol A和1mol B充入該容器時(shí)，處于狀態(tài)Ⅰ，達(dá)到平衡時(shí)處于狀態(tài)Ⅱ（如圖），則該反應(yīng)的正反應(yīng)是反應(yīng)

 

（填：吸熱；放熱）

（2）若降低原平衡體系溫度，當(dāng)再次達(dá)到平衡后，測(cè)得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未發(fā)生改變，試解釋形成這種結(jié)果的可能原因是：

 

．
（3）若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L．
Ⅰ、現(xiàn)持續(xù)增大壓強(qiáng)，當(dāng)：
①當(dāng)壓強(qiáng)為原來(lái)1.5倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為m mol/L，測(cè)得m＜1.5a；
②當(dāng)壓強(qiáng)為原來(lái)10倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為n mol/L，測(cè)得n＞10a；
試解釋形成第②種結(jié)果的可能原因：

 

Ⅱ、再將2mol A和1mol B充入該容器中，則反應(yīng)速率（Y）與時(shí)間（X）關(guān)系圖象如圖可表示為

 

（4）如下圖為t₂時(shí)刻后在原平衡的基礎(chǔ)上改變反應(yīng)條件，平衡體系中反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的情況，且四個(gè)階段都各改變一種不同的條件．已知各階段平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)如下表所示：

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

則K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關(guān)系為

 

（用“＞”、“＜”或“=”連接）
（5）若維持該題條件不變，僅從生成物開始配比，要求達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量仍為Wmol．則D的起始物質(zhì)的量n（D）應(yīng)滿足的條件是

 

，（用含有W的代數(shù)式表示．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡建立的過(guò)程,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）若把2mol A和1mol B充入該容器時(shí)，處于狀態(tài)Ⅰ，達(dá)到平衡時(shí)處于狀態(tài)Ⅱ，分析圖象可知，變化過(guò)程中隨壓強(qiáng)增大，氣體體積不變，說(shuō)明D變化為氣體，反應(yīng)放熱；
（2）若降低原平衡體系溫度，當(dāng)再次達(dá)到平衡后，測(cè)得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未發(fā)生改變，依據(jù)平均相對(duì)分子質(zhì)量=

m

n

分析，反應(yīng)生成的D相對(duì)分子質(zhì)量等于原平衡狀態(tài)的相對(duì)分子質(zhì)量；
（3）Ⅰ、2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，當(dāng)壓強(qiáng)為原來(lái)1.5倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為m mol/L，體積變化應(yīng)為1.5a，實(shí)際測(cè)得m＜1.5a，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行；當(dāng)壓強(qiáng)為原來(lái)10倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為n mol/L，體積變化引起的濃度變化濃度應(yīng)變化為10a，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，n＜10a，而實(shí)際測(cè)定結(jié)果測(cè)得n＞10a，證明平衡逆向進(jìn)行，只能是增大壓強(qiáng)，結(jié)合反應(yīng)前后氣體變化可知，可能A變化為非氣體才符合；
Ⅱ、若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，再將2mol A和1mol B充入該容器中，為保持恒壓，體積增大，壓強(qiáng)減小，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，所以加入物質(zhì)瞬間，正反應(yīng)速率增大，體積增大，逆反應(yīng)速率減小，反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中，體積縮小，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，最后達(dá)到平衡狀態(tài)；據(jù)此分析此反應(yīng)速率（Y）與時(shí)間（X）圖象關(guān)系；
（4）根據(jù)平衡常數(shù)影響因素是隨溫度變化，平衡移動(dòng)方向解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關(guān)系；
（5）采用極限法求出D的物質(zhì)的量，恒溫恒容條件下，達(dá)到平衡后濃度不變說(shuō)明是相同的化學(xué)平衡，反應(yīng)是體積改變的反應(yīng)，把物質(zhì)都換算成方程式一邊的物質(zhì)，等量等效的原則進(jìn)行計(jì)算判斷

解答： 解：（1）體積不變，壓強(qiáng)增大，說(shuō)明溫度升高，該反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱反應(yīng)；
（2）若降低原平衡體系溫度，當(dāng)再次達(dá)到平衡后，測(cè)得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未發(fā)生改變，形成這種結(jié)果的可能原因是D的摩爾質(zhì)量和原平衡狀態(tài)的平均摩爾質(zhì)量相同，即M（D）=原平衡狀態(tài)的相對(duì)分子質(zhì)量；
故答案為：M（D）=原平衡狀態(tài)的相對(duì)分子質(zhì)量；
（3）I、2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，當(dāng)壓強(qiáng)為原來(lái)1.5倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為m mol/L，體積變化應(yīng)為1.5a，實(shí)際測(cè)得m＜1.5a，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行；當(dāng)壓強(qiáng)為原來(lái)10倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為n mol/L，體積變化引起的濃度變化濃度應(yīng)變化為10a，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，n＜10a，而實(shí)際測(cè)定結(jié)果測(cè)得n＞10a，證明平衡逆向進(jìn)行，只能是增大壓強(qiáng)，結(jié)合反應(yīng)前后氣體變化可知，可能A變化為非氣體才符合；
故答案為：A轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)，增大壓強(qiáng)，平衡左移；
Ⅱ、若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，再將2mol A和1mol B充入該容器中，為保持恒壓，體積增大，壓強(qiáng)減小，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，所以CD錯(cuò)誤；所加入物質(zhì)瞬間，正反應(yīng)速率增大，體積增大，逆反應(yīng)速率減小，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體體積減小，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)；
故答案為：A；
（4）t₃～t₄和t₄～t₅這兩段平衡是不移動(dòng)的，則只能是壓強(qiáng)和催化劑影響的，因此應(yīng)該推斷該反應(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，
t₃～t₄的平衡比原平衡的速率要快，而t₄～t₅的速率又變慢，則前者應(yīng)是加催化劑，因?yàn)闂l件只能用一次，t₄～t₅段為減壓，t₅-t₆段，為升高溫度；
t₁-t₂段，處于平衡狀態(tài)，c（A）_平衡=0.8mol/L，c（B）_平衡=0.4mol/L，c（C）_平衡=0.6mol/L，
t₂-t₃段，為改變濃度，平衡移動(dòng)，平衡常數(shù)不變；
t₃-t₄段，使用催化劑，加快反應(yīng)，平衡常數(shù)不變；
t₄-t₅段，為降低壓強(qiáng)，反應(yīng)速率降低，平衡不移動(dòng)，平衡常數(shù)不變；
t₅-t₆段，為升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；
故 K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅，
故答案為：K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅；
（5）在一個(gè)容積固定不變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），已知將2mol A和1mol B充入該容器中，反應(yīng)在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量為W mol，C在平衡混合氣體中體積分?jǐn)?shù)為n%，若維持該題條件不變，僅從生成物開始配比，要求達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量仍為Wmol．則D的起始物質(zhì)的量n（D）應(yīng)滿足的條件是：
若維持容器的體積和溫度不變，按不同配比加入起始物質(zhì)，達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度仍是Wmol，可以是2molA，1molB的起始量，逆向進(jìn)行可以是2molC，最少1molD，固體對(duì)平衡無(wú)影響；平衡時(shí)C的物質(zhì)的量為Wmol；C消耗的物質(zhì)的量為（2-W）mol，需要D物質(zhì)的量為

2-W

2

mol；
反應(yīng)從逆反應(yīng)方向開始，則D的起始物質(zhì)的量應(yīng)滿足的條件是n（D）＞

2-W

2

mol；
故答案為：n（D）≥

2-W

2

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析，圖象分析判斷方法，平衡移動(dòng)原理，平衡常數(shù)分析判斷，等效平衡的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度較大．