Question

在2.00L的密閉容器中，反應2A（g）B（g）+ C（g）分別在三種不同實驗條件下進行，但起始濃度相同，均為c(A)＝0.100mol/L、c(B)＝0.020mol/L及c(C)＝0.020mol/L。反應物A的濃度隨時間的變化如下圖所示：

請回答下列問題：
（1）以下說法能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是：­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­            （填序號）
①c(A):c(B):c(C)=2:1:1
②v(A)=" 2" v(B)
③體系的壓強不再改變
④A的質量分數(shù)不再改變
⑤混合氣體的密度不再改變
（2）根據(jù)實驗③回答：反應開始到4.0min時反應物A的轉化率為           ，
B平均反應速率為             。
（3）與①比較，②和③分別僅改變一種反應條件。所改變的條件是：
②                                               ；③                                                              。 
（4）實驗①條件下該反應的化學平衡常數(shù)值是                。若實驗①到達平衡后，維持體系溫度不變，往容器中再投入0.028mol B和0.028mol C，求新平衡時體系中A的物質的量濃度。（寫出計算過程）

Answer 1

（1）④（2）40%，0.005mol/(L·min) （3）②使用合適的催化劑；③升溫 
（4）
往體系中再投入0.028molB和0.028molC后，平衡向左移動，設轉化的B的物質的量濃度為x
2A (g)   B(g)    +   C (g)
舊平衡（mol/L）       0.060         0.040       0.040
新起始（mol/L）       0.060       0.040+0.014   0.040+0.014
轉化（mol./L）        2x          x           x              
新平衡（mol/L）     0.060+2x     0.054-x      0.054-x    
K=      x = 0.006mol/L 
再次達到平衡時A的物質的量濃度：c(A) =" (0.060+0.006×2)" mol/L =" 0.072" mol/L

試題分析：（1）當A消耗0.03mol/L時，即c(A)=0.07mol/L時，c(A):c(B):c(C)=2:1:1，圖中c(A)=0.07mol/L時不是平衡狀態(tài)，①錯誤；A、B速率比等于2：1，但未知是正反應速率還是逆反應速率，②錯誤；反應前后氣體的計量數(shù)不變，當容器的體積和溫度不變時，反應前后體系壓強不變，③錯誤；A的質量分數(shù)不變說明反應達到平衡狀態(tài)，④正確；反應物、生成物都是氣體，氣體質量守恒，容器容積固定，所以氣體的密度不變，⑤錯誤。（2）實驗③中，前4min時，A濃度變化為0.04mol/L，A的轉化率為0.04/0.1=0.4；v(A)=0.01mol/(L·min)，所以v(B)=0.005mol/(L·min)。（3）①、②起始時和平衡時A的濃度相同，但②比①先達到平衡，改變的條件是使用正催化劑；①、③起始時A的濃度相同，但③比①先達到平衡，說明改變的條件可能是升高溫度或增大壓強，增大壓強平衡不移動，平衡時③比①A的濃度小，改變的條件是升高溫度。（4）實驗①平衡時c(A)=0.06mol/L，所以轉化的c(A)=0.04mol/L，生成的c(B)=c(C)=0.02mol/L，K=c(B)c(C)/c²(A)=0.04×0.04/0.06²=。平衡后，保持溫度不變，向容器中再投入B和C，反應平衡常數(shù)不變。往體系中再投入0.028molB和0.028molC后，平衡向左移動，設轉化的B的物質的量濃度為x
2A (g)   B(g)    +   C (g)
舊平衡（mol/L）       0.060         0.040       0.040
新起始（mol/L）       0.060       0.040+0.014   0.040+0.014
轉化（mol./L）        2x          x           x              
新平衡（mol/L）     0.060+2x     0.054-x      0.054-x    
K=      x = 0.006mol/L 
再次達到平衡時A的物質的量濃度：c(A) =" (0.060+0.006×2)" mol/L =" 0.072" mol/L
點評：化學平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，對于同一反應，只要溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，該條件經(jīng)常隱含在題設條件中。