Question

一定温度下，在容积为2L的密闭容器内，某一反应中气体M和气体N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，请根据图示回答下列问题。

(1)写出该反应的化学方程式：__________。

(2)t₁～t₃时间段，以M的浓度变化表示的平均反应速率为__________(用含t₁、t₃的式子表示）。

(3)比较a点与b点正反应速率大小，v_a__________v_b（填“＞”“=”或“＜”）。

(4)如图所示的三个时刻中，__________(填t₁、t₂、或t₃）时刻处于平衡状态。

(5)反应达到平衡状态时，反应物N的转化率为__________。

(6)下列叙述中，能说明该反应达到平衡状态的是__________。

A．单位时间内每消耗1molN，同时生成0.5molM

B．气体M的体积分数不再变化

C．混合气体的密度不再变化

D．混合气体的平均相对分子质量不再变化

Answer

2N(g)M(g) mol·L-1·min-1 ＞ t3 75% BD

【解析】

由图象中的信息可判断反应物与生成物，根据变化量写出化学方程式；根据题图中信息求出t1～t3时间段v(M)的值及判断a、b两点速率大小关系；根据化学平衡状态的特征分析判断化学平衡状态和达到化学平衡状态的标志。

(1)由图可知，随反应的进行，物质N的物质的量减少，物质M的物质的量增加，则反应物为N，生成物为M，从反应开始到t3，Δn(N)=(8−2)mol=6mol，Δn(M)=(5−2)mol=3mol，根据参加反应的各物质的物质的量的变化量之比等于其化学计量数之比，可得反应的化学方程式为：2N(g)⇌M(g)；

(2)t1到t3时间段，Δn(M)=(5−3)mol=2mol，则以M的浓度变化表示的平均反应速率为：；

(3)由图可知，t3时，各物质的量保持不变，反应达到平衡，又该反应是从正反应方向建立平衡，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，故a点的正反应速率大于b点的正反应速率；

(4)由图可知，t3时，各物质的量保持不变，反应达到平衡；

(5)反应达到平衡状态时，Δn(N)=(8−2)mol=6mol，则反应物N的转化率为；

(6)A. 单位时间内消耗1molN的同时生成0.5molM，只能说明单方向N、M的关系，不能说明正逆反应速率相等，不能判断反应达到平衡状态，故A不符合；

B. 气体M的体积分数不再变化，说明正逆反应速率相等，能判断反应达到平衡状态，故B符合；

C. 因为混合气体的总质量始终保持不变，容器的容积不变，因此气体的密度始终保持不变，故混合气体的密度不再变化时，不能判断反应达到平衡状态，故C不符合；

D. 因为混合气体的总质量始终保持不变，随着反应的进行，气体物质的量发生变化，因此混合气体的平均相对分子质量为一变化的量，故当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，能判断反应达到平衡状态，故D符合；故选BD。