Question

在某一容积为 2L 的恒容密闭容器中，A、B、C、D 四种气体物质发生可逆反应，其物质的量 n(mol)随时间 t(min)的变化曲线如图所示。回答下列问题：

(1)该反应的化学方程式为____。

(2)前 2min 内用 A 的浓度变化表示的化学反应速率为____；

(3)在 2min 时，图象发生改变的原因可能是_____ (填字母)

A.增大 B 的物质的量    B.降低温度    C.加入催化剂    D.减小 A 的物质的量

(4)不同条件下的该反应的速率：①v(A)＝1.0mol·L^－1·s^－1，②v(B)＝1.0 m ol·L^－1·s^－1，③v(C)＝1.2 mol·L^－1·s^－1，④v(D)=1.2mol·L^－1·s^－1。其中反应速率最快的是___ (填序号)。

Answer

4A+5B⇌6C+4D 0.1mol/(L·min) C ④

【解析】

根据图象知，A、B物质的量减少是反应物、C和D物质的量增加是生成物，根据各物质物质的量的变化量之比等于其计量数之比，据此书写方程式，注意反应物未完全转化为生成物，此反应为可逆反应；用反应速率等于浓度的变化除以时间，求出A的反应速率；外界条件能改变反应速率，根据图形进行分析；比较反应速率的快慢根据反应速率之比等于化学计量数之比，把不同物质转化为同一物质进行比较。

(1)根据图象知，A、B物质的量减少是反应物、C和D物质的量增加是生成物，反应达到平衡时，各物质的物质的量变化量分别为：△n(A)=(2.5−1.7)mol=0.8mol、△n(B)=(2.4−1.4)mol=1.0mol、△n(C)=(1.2−0)mol=1.2mol、△n(D)=(0.8−0)mol=0.8mol，

物质的物质的量的变化量之比等于其计量数之比，所以A、B、C、 D计量数之比=0.8mol:1.0mol:1.2mol:0.8mol=4:5:6:4，反应方程式为4A+5B⇌6C+4D；

(2)化学反应速率等于浓度的变化除以时间，前2min内用A的浓度变化表示的化学反应速率v(A)；

(3)在2min时，各物质的物质的量不变，故A、D不选，相同时间内物质的量变化量增大，说明加快了反应速率，降低温度反应速率减慢，B不选，只有加入催化剂能加快反应速率且瞬间各物质的物质的量不变，故答案选C；

(4) 根据反应速率之比等于化学计量数之比(4A+5B⇌6C+4D)，把不同物质转化为同一物质进行比较，如全转化为A：①v(A)＝1.0mol·L－1·s－1，②v(A)＝×v(B)＝×1.0 mol·L－1·s－1＝0.8 mol·L－1·s－1，③v(A)＝×v(C)＝×1.2 mol·L－1·s－1＝0.8 mol·L－1·s－1，④v(A)＝v(D)=1.2mol·L－1·s－1，比较数值可知其中反应速率最快的是④。