Question

向一體積不變的密閉容器中充入2 mol A、0．6 mol C和一定量的B三種氣體，一定條件下發生反應2A(g)+B(g) 3c(g)，各物質的濃度隨時間變化的關系如圖1所示，其中如t0～t1階段c(B)未畫出。圖2為反應體系中反應速率隨時間變化的情況，且t2、t3、t4各改變一種不同的條件。

（1）若t1="15" min，則t0～t1階段以c的濃度變化表示的反應速率V(C)=           。
（2）t3時改變的條件為                     ，
B的起始物質的量為                      。
（3）t4～t5階段，若A的物質的量減少了O．01 mol，而此階段中反應體系吸收能量為a kJ，寫出此條件下該反應的熱化學方程式：                                       。
（4）請在如圖中定性畫出工業合成NH₃中H₂的逆反應速率(V)隨時間(t)變化關系的圖像。(其相應的變化特點為：t1達到平衡，t2降溫，t3又達到平衡，t4增大壓強，t5再次達到平衡。)

Answer 1

（1）0.02mol/(L?min)  （2）減小壓強或取出部分平衡混合氣體    1.0mol
（3）2A（g）+B（g） 3C（g） ?H="+200a" kJ?mol?¹
（4）

試題分析：（1）15min內，以C濃度變化表示的反應速率為v（C）=（0.6—0.3）mol/L÷15min=0.02 mol/(L?min)。
（2）t₂～t₃和t₃～t₄這兩段平衡是不移動的，則只能是壓強和催化劑影響的，因此應該推斷該反應為等體積變化的反應，t₂～t₃的平衡比原平衡的速率要快，而t₃～t₄的速率又變慢，則前者應是加催化劑，因為條件只能用一次，t₃～t₄段為減壓或取出部分平衡混合氣體；反應物的濃度降低，生成物的濃度增大，結合圖1可知，A為反應物，C為生成物，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L．又由于該反應為等體積變化的反應，所以B為反應物，根據化學反應的速率之比等于化學方程式前的計量系數比，該反應的方程式為2A（g）+B（g） 3C（g），所以，△c（B）=1/2△c（A）=1/2×0.2mol/L=0.1mol/L，起始2molA所對應的濃度為1mol/L，則體積應是2mol÷1mol/L=2L，故B的起始物質的量為n（B）=（0.1mol/L+0.4mol/L）×2L=1.0mol。
（3）根據方程式計算，若A的物質的量共變化了0.01mol，而此過程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，則反應2molA時，交換熱量200akJ，而由圖象可知，t₄～t₅階段應為升高溫度，正反應速率大于逆反應速率，平衡向正反應方向移動，則正反應為吸熱反應，所以熱化學方程式為2A（g）+B（g）  3C（g）△H=+200a kJ?mol?¹。
（4）t₁達到平衡，則H₂的逆反應速率（V）不變；t₂降溫，則H₂的逆反應速率（V）降低；t₃又達到平衡，H₂的逆反應速率（V）不變；t₄增大壓強，H₂的逆反應速率（V）增大；t₅再次達到平衡，H₂的逆反應速率（V）不變，據此畫出圖象，為。