Question

在2.00L的密闭容器中，反应2A（g）⇌B（g）+C（g）分别在三种不同实验条件下进行，但起始浓度相同，均为c（A）=0.100mol/L、c（B）=0.020mol/L及c（C）=0.020mol/L．反应物A的浓度随时间的变化如下图所示：
请回答下列问题：
（1）以下说法能说明该反应已达到平衡状态的是：______（填序号）
①c（A）：c（B）：c（C）=2：1：1
②v（A）=2v（B）
③体系的压强不再改变
④A的质量分数不再改变
⑤混合气体的密度不再改变
（2）根据实验③回答：反应开始到4.0min时反应物A的转化率为______，B平均反应速率为______．
（3）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件．所改变的条件是：②______；③______．
（4）实验①条件下该反应的化学平衡常数值是______．若实验①到达平衡后，维持体系温度不变，往容器中再投入0.028mol B和0.028mol C，求新平衡时体系中A的物质的量浓度．（写出计算过程）

Answer

（1）根据在一定条件下，当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理性也不变，注意该反应中，反应前后气体的化学计量数之和相等，压强不可作为判断的依据；
（2）根据转化率的概念计算；根据平衡三部曲进行计算物质的浓度，然后根据反应速率的计算公式计算；
（3）根据催化剂对化学反应速度率和化学平衡的影响；根据温度对化学反应速度率和化学平衡的影响，在溶液中，压强对化学平衡无影响；
（4）根据平衡三部曲进行计算物质的浓度，然后代入平衡常数表达式K=计算；根据平衡常数只与温度有关，设转化的B的物质的量浓度为x，运用三部曲进行计算物质的浓度，然后解出x来解答．
【解析】
（1）①平衡时各物质的物质的量的多少取决于起始量与转化的程度，不能作为判断达到平衡的依据，故错误；
②任何时候，v（A）=2v（B），不能作为判断达到平衡的依据，故错误；
③反应前后气体的化学计量数之和相等，压强不可作为判断的依据，故正确；
④A的质量分数不再改变，能作为判断达到平衡的依据，故正确；
⑤任何时候，混合气体的质量不再发生变化，容器的体积不变，导致混合气体的密度不再变化，所以不能作为判断达到平衡的依据，故错误；
故选：④；
（2）实验②平衡时B的转化率为%=40%；
                   2A（g）⇌B（g）+C（g）
  初始 （mol/L）    0.1      0.02      0.02      
  转化 （mol/L）    0.04     0.02      0.02   
4.0min（mol/L）     0.06     0.04      0.04    
则B平均反应速率为=0.005mol/（L•min），
故答案为：40%；0.005mol/（L•min）；
（3）因催化剂能加快化学反应速度率，缩短达到平衡的时间，化学平衡不移动，所以②为使用催化剂；因升高温度，化学反应速度率加快，化学平衡移动，平衡时A的浓度减小，故答案为：加催化剂；温度升高；
（4）2A（g）⇌B（g）+C（g）
  初始 （mol/L）    0.1      0.02      0.02      
  转化 （mol/L）    0.04     0.02      0.02   
  平衡（mol/L）     0.06     0.04      0.04    
平衡常数表达式K===；
往体系中再投入0.028molB和0.028molC后，平衡向左移动，设转化的B的物质的量浓度为x
                     2A （g）⇌B（g）+C （g）
旧平衡（mol/L）       0.060         0.040       0.040
新起始（mol/L）       0.060       0.040+0.014   0.040+0.014
转化（mol．/L）        2x           x            x
新平衡（mol/L）      0.060+2x      0.054-x       0.054-x     
K==    x=0.006mol/L；
再次达到平衡时A的物质的量浓度：c（A）=（0.060+0.006×2）mol/L=0.072 mol/L；
故答案为：；0.072 mol/L．