Question

在容积为10L的密闭容器中，进行如下反应：A(g)+2B(g)C(g)+D(g)，最初加入1.0mol A和2.2mol B，在不同温度下，D的物质的量n(D)和时间t的关系如图1.

试回答下列问题：

（1）800℃时，0～5min内，以B表示的平均反应速率为____________．

（2）能判断反应达到化学平衡状态的依据是______________(填字母)．

A．容器中压强不变                    B．混合气体中c(A)不变

C．2v_正(B)=v_逆(D) D．c(A)=c(C)

（3）若最初加入1.0mol A和2.2mol B，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=__________，该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)．

（4）700℃时，某时刻测得体系中物质的量浓度如下：n(A)=1.1mol，n(B)=2.6mol，n(C)=0.9mol，n(D)=0.9mol，则此时该反应__________(填“向正方向进行”、“向逆方向进行”或“处于平衡状态”)．

（5）在催化剂作用下，CO可用于合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)若在恒温恒压的条件下，向密闭容器中充入4mol CO和8mol H₂，合成甲醇，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示：

①该反应的正反应属于__________反应；(填“吸热”或“放热”)．

②在0.1Mpa、100℃的条件下，该反应达到平衡时容器内气体的物质的量为_________mol。

若在恒温恒容的条件下，向上述平衡体系中充入4mol CO，8mol H₂，与原平衡状态相比，达到平衡时CO转化率______________(填“增大”，“不变”或“减小”)，平衡常数K__________(填“增大”，“不变”或“减小”)．

Answer

0.024mol/(L·min) AB 9 吸热 向正反应方向 放热 8 减小 不变

【解析】

（1）800℃时0-5min内生成D为0.6mol，则v(D)==0.012mol/(Lmin)，速率之比等于化学计量数之比，则v(B)=2v(D)=0.024mol/(L．min)，故答案为0.024mol/(L．min)；

（2）A．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，随反应进行，容器内压强减小，当反应到达平衡状态时，容器中压强不变，所以能作为判断化学平衡的依据，故A正确；

B．反应到达平衡状态时，混合气体中c(A)不变，说明到达平衡，故B正确；

C．应是v正(B)=2v正(D)时反应处于平衡状态，2v正(B)=v逆(D)时逆反应速率较快，平衡逆向进行，故C错误；

D．当c(A)=c(C)时，该反应不一定达到平衡状态，与反应物浓度及转化率有关，故D错误；故选AB；

（3）800℃平衡时生成D为0.6mol，则：

A(g)+2B(g)C(g)+D

起始量(mol)：1 2.2 0 0

转化量(mol)：0.6 1.2 0.6 0.6

平衡量(mol)：0.4 1 0.6 0.6

由于容器体积为10L，故平衡常数K===9，由图可知，升高温度D的物质的量增大，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应，故答案为9；吸热；

（4）700℃时，某时刻测得体系中各物质的量如下：n(A)=1.1mol，n(B)=2.6mol，n(C)=0.9mol，n(D)=0.9mol，等效为开始投入2molA、4.4molB到达的平衡，与原平衡时相比，压强增大，平衡正向移动，平衡时D的物质的量应大于原平衡的2倍，即平衡时D应大于1.2mol，故反应向正反应进行，故答案为向正反应方向；

（5）①由图可知，压强一定时，随温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，故答案为放热；

②在0.1MPa、100℃的条件下，平衡时CO转化率为0.5，转化的CO为4mol×0.5=2mol，则：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 物质的量减小

1 2

2mol 4mol

故平衡时混合气体物质的量为4mol+8mol-4mol=8mol，

正反应为气体物质的量减小的反应，若在恒温恒容的条件下，平衡时压强减小，等效为在原平衡的基础上减小压强，平衡逆向移动，CO的转化率减小；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变．故答案为8；减小；不变。

【点晴】

本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象、反应速率计算、平衡常数计算等，注意三段式解题法在化学平衡计算中应用，（4）中注意利用等效平衡进行分析解答，避免浓度商与平衡常数比较判断的繁琐。对于化学平衡状态的判断，可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡。