Question

8．在恒容密閉容器中，某放熱的可逆反應達到平衡狀態(tài)后，僅改變一種反應條件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個連續(xù)階段中，氣體A、B、C（體系中物其它物質）的濃度隨時間變化的曲線如圖所示，第Ⅲ階段第5min后的部分階段未畫出，請回答下列問題：

（1）第Ⅰ階段中，從反應開始到平衡，B的平均反應速率為0.15mol•L^-1•min^-1．
（2）該可逆反應的化學方程式為A+3B?2C．
（3）從第Ⅱ階段到第Ⅲ階段改變的反應條件是降低溫度．
（4）第Ⅰ階段反應的平衡常數(shù)的值為$\frac{4}{27}$；三個階段中，上述反應的平衡常數(shù)K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ的大小關系為K_Ⅰ=K_Ⅱ＜K_Ⅲ．
（5）在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個階段，每個階段中B的平衡轉化率分別為aⅠ、aⅡ、aⅢ，則D（填字母序號）
A．一定有aⅠ＞aⅡ，但無法比較aⅡ、aⅢ的大小
B．一定有aⅠ＞aⅡ＞aⅢ
C．一定有aⅠ＜aⅡ＜aⅢ
D．一定有aⅠ＞aⅡ、aⅡ＜aⅢ，但無法比較aⅠ與aⅢ的大小
（6）上述可逆反應到達平衡狀態(tài)的標志是CD（填字母）．
A．A、B、C的物質的量之比等于相應的化學計量數(shù)之比
B．A、B、C的物質的量濃度均相等
C．反應體系中的壓強保持恒定
D．v_（正）A：v_（逆）C等于反應方程式中A、C的化學計算數(shù)之比．

Answer 1

分析 （1）圖象分析可知從反應開始到平衡B的濃度變化=6.0mol/L-3.0mol/L=3.0mol/L，反應速率v=$\frac{△c}{△t}$；
（2）化學方程式計量數(shù)之比等于反應物消耗物質的量和生成物生成物質的量之比，依據(jù)圖象計算得到物質的量之比寫出化學方程式；
（3）此反應為放熱反應，降低溫度，平衡向正反應方向移動，平衡的移動只能減弱改變，不能抵消改變；
（4）第Ⅰ階段反應的化學三行計算得到平衡濃度，平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；圖象分析，曲線第Ⅰ次平衡改變，C的濃度減小，隨反應進行C濃度增大，AB濃度減小，說明平衡正向進行，改變的條件是移走C，第Ⅲ階段的開始與第Ⅱ階段的平衡各物質的量均相等，根據(jù)A、B的量減少，C的量增加可判斷平衡是正向移動的，根據(jù)平衡開始時濃度確定此平衡移動不可能是由濃度的變化引起的，另外題目所給條件容器的體積不變，則改變壓強也不可能，因此一定為溫度的影響，此反應正向為放熱反應，可以推測為降低溫度，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（5）計算第Ⅰ、Ⅱ階段B的轉化率比較，第Ⅲ階段上述分析可知是降低溫度平衡正向進行；
（6）上述分析可知，A+3B?2C，反應是氣體體積減小的放熱反應，當正逆反應速率相同，各組分含量保持不變，據(jù)此分析判斷選項；

解答 解：（1）圖象分析可知從反應開始到平衡B的濃度變化=6.0mol/L-3.0mol/L=3.0mol/L，反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{3.0mol/L}{20min}$=0.15mol/（L•min），
故答案為：0.15；
（2）第Ⅰ階段到20分鐘達到平衡狀態(tài)，反應物A濃度變化為2.0mol/L-1.0mol/L=1mol/L，B變化濃度為6.0mol/L-3.0mol/L=3.0mol/L，C變化濃度為2.0mol/L，反應濃度之比等于物質的量之比等于化學方程式計量數(shù)之比=1.0：3.0：2.0=1：3：2，化學方程式為A+3B?2C，
故答案為：A+3B?2C；
（3）第Ⅲ階段的開始與第Ⅱ階段的平衡各物質的量均相等，根據(jù)A、B的量減少，C的量增加可判斷平衡是正向移動的，根據(jù)平衡開始時濃度確定此平衡移動不可能是由濃度的變化引起的，另外題目所給條件容器的體積不變，則改變壓強也不可能，因此一定為溫度的影響，此反應正向為放熱反應，可以推測為降低溫度，因此達到平衡后溫度一定比第Ⅱ階段平衡時的溫度低，
故答案為：降低溫度；
（4）第Ⅰ階段反應的化學三行計算列式計算平衡濃度，
                 A+3B?2C；
起始量（mol/L）  2   6   0
變化量（mol/L） 1    3    2
平衡量（mol/L） 1    3    2
平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$=$\frac{{2}^{2}}{1×{3}^{3}}$=$\frac{4}{27}$；圖象分析，曲線第Ⅰ次平衡改變，C的濃度減小，隨反應進行C濃度增大，AB濃度減小，說明平衡正向進行，改變的條件是移走C，第Ⅲ階段的開始與第Ⅱ階段的平衡各物質的量均相等，根據(jù)A、B的量減少，C的量增加可判斷平衡是正向移動的，根據(jù)平衡開始時濃度確定此平衡移動不可能是由濃度的變化引起的，另外題目所給條件容器的體積不變，則改變壓強也不可能，因此一定為溫度的影響，此反應正向為放熱反應，可以推測為降低溫度，平衡常數(shù)隨溫度變化，所以K_Ⅰ=K_Ⅱ＜K_Ⅲ，
故答案為：K_Ⅰ=K_Ⅱ＜K_Ⅲ；
（5）第Ⅰ階段B的轉化率=$\frac{6-3}{6}$×100%=50%，
第Ⅱ階段B的轉化率=$\frac{3-2}{3}$×100%=33.3%
第Ⅲ階段是降低溫度，平衡正向進行，B轉化率大于33.3%，一定有aⅠ＞aⅡ、aⅡ＜aⅢ，但無法比較aⅠ與aⅢ的大小
則選D，
故答案為：D．
（6）上述分析可知，A+3B?2C，反應是氣體體積減小的放熱反應，當正逆反應速率相同，各組分含量保持不變，據(jù)此分析判斷選項，
A．在任何時刻，A、B、C的物質的量之比等于相應的化學計量數(shù)之比，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．A、B、C的物質的量濃度均相等，和起始量、消耗量有關，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應前后氣體物質的量變化，當反應體系中的壓強保持恒定說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，為正反應速率之比，v_（正）A：v_（逆）C等于反應方程式中A、C的化學計算數(shù)之比說明C的正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選CD，
故答案為：CD．

點評 本題考查了化學圖象變化的分析判斷，主要是反應速率、平衡常數(shù)、轉化率大小比較、平衡標志燈知識，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．