Question

(15分)化合物AX₃和单质X₂在一定条件下反应可生成化合物AX₅，该反应不能彻底。回答下列问题：

（1）已知AX₃的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX₅的熔点为167 ℃。室温时AX₃与气体X₂反应生成lmol AX₅时，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为                      。

（2）一定条件下，反应AX₃(g)＋X₂(g)AX₅(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX₃和X₂均为0.2 mol。反应在不同条件下进行a、b、c三组实验，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①用P₀表示开始时总压强，P表示平衡时总压强，用α表示AX₃的平衡转化率，则α的表达式为           。由此计算实验c中 AX₃的平衡转化率：α_c为             。若在实验a中再加入0.1mol AX₅，再次达平衡后AX₃的平衡转化率将          。（填“增大、减小或不变”）

②下列不能说明反应达到平衡状态的是            。

A．混合气体的平均相对分子质量保持不变 

B．混合气体密度保持不变

C．体系中X₂的体积分数保持不变        

D．每消耗1 mol AX₃的同时消耗1 mol AX₅

③计算实验a从反应开始至到达平衡v(AX₅)化学反应速率为      mol/(L·min)。（保留2位有效数字）

④图中3组实验从反应开始至到达平衡时的化学反应速率v(AX₅)由大到小的次序为         (填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件是：b              、c             。该反应在实验a和实验c中的化学平衡常数的大小关系是K_a       K_c(填“>、< 或 =”)，其中K_c=              （注意标明单位，且保留小数点后1位）。

Answer

（1）AX3(l)＋X2(g) AX5(s) ΔH=－123.8kJ·mol－1 （2分）

（2）①α=2（1-p/p0）（2分） 40% （2分） 增大（2分）

(其余各空均1分)

②B ③1.7×10-4mol/(L·min ) ④b>c>a ；加入催化剂；升温； > ；55.6 L/mol。

【解析】

试题分析：（1）已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3是液体；AX5是固体，室温下AX5与气体X2反应生成lmol AX5时，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为AX3(l)＋X2(g) AX5(s) ΔH=－123.8kJ·mol－1；（2）①对于气体来说，当气体体积不变时，压强比等于气体的物质的量的比。用P0表示开始时总压强，P表示平衡时总压强，反应过程中消耗AX3的物质的量是x则(0.2+0.2):[(0.2-x)+(0.2-x)]=P0：P，解得x=0.4(1-P/P0)，则AX3的平衡转化率α=x÷0.2=0.4(1-P/P0) ÷0.2=2（1-p/p0），在实验c中，P0=175，P=140，由此计算实验c中 AX3的平衡转化率：αc=2（1-140/175）=0.4= 40%；若在实验a中再加入0.1mol AX5，就是增加了生成物的浓度，但是压强影响大于浓度增大的影响，所以增加了生成物的浓度即增大了体系的压强，根据平衡移动原理，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，所以再次达平衡后AX3的平衡转化率将增大；② A．由于该反应是气体物质的量改变的反应，所以若混合气体的平均相对分子质量保持不变，则反应处于平衡状态，错误；B．气体的质量不变，容器的容积不变，所以无论反应是否处于平衡状态，混合气体密度保持不变，因此不能说明反应是否处于平衡状态，正确；C．由于该反映是体积改变的反应，若体系中X2的体积分数保持不变，则反应处于平衡状态，错误；D．每消耗1 mol AX3就会产生1mol的AX5；同时消耗1 mol AX5 ，则物质的浓度保存不变，因此反应处于平衡状态，错误。③实验a中AX3的平衡转化率a=2(1-120/160)=0.5，所以平衡时产生AX5的物质的量是0.2mol×0.5=0.1mol，则 从反应开始至到达平衡v(AX5)化学反应速率为0.1mol÷10 L÷60min=1.7×10-4mol/(L·min )。④图中3组实验中，AX3的转化率越大，平衡时AX5越大，反应达到平衡所需要的时间越短，AX5的生成速率就越快。根据图示可知，a、b转化率相同，但是反应时间a>b，所以反应速率ac>a; 与实验a相比，其他两组改变的实验条件是：b由于发生速率加快，但是平衡不发生移动，所以改变的条件是加入了催化剂；c反应速率加快，但是反应物的转化率降低，由于该反应的正反应是放热反应，所以改变的条件是升高温度。化学平衡常数只与温度有关，而与其它条件无关。升高温度，平衡向吸热的反应方向移动。由于反应温度c>a，该反应在实验a和实验c中的化学平衡常数的大小关系是Ka>Kc。对于c，由于实验c中 AX3的平衡转化率40%，所以平衡时各种物质的浓度分别是：c(AX3) =c(X2)=（1-0.4）×0.2mol÷10 L=0.012mol/L c(AX5) =0.4×0.2mol÷10 L=0.008mol/L，所以

考点：考查热化学方程式的书写、化学反应速率、物质的平衡转化率、化学平衡常数的计算、平衡状态的判断、影响平衡的反应条件的确定知识。