Question

三種不同條件下，分別向容積固定的2L密閉容器中充入2molA和1mol B，發生反應如下：2A（g）+B（g）?2D（g）△H=akJ?mol^-1，相關條件和數據見下表．

	實驗Ⅰ	實驗Ⅱ	實驗Ⅲ
反應溫度/℃	800	800	850
達平衡時間/min	40	10	30
c（ D ）平衡/mol?L-1	0.5	0.5	0.15
反應的能量變化/kJ	Q1	Q2	Q3

請回答：
（1）實驗Ⅲ，反應進行到30min時的平均速率v （D）為______．
（2）實驗Ⅱ可能隱含的反應條件是______．
（3）下列描述中能說明上述反應已達平衡的是______（填序號）．
a．c（A）=2c（B）                    b.2v （D）_正=v （B）_逆
c．容器內氣體密度不隨時間而變化     d．容器內氣體壓強不隨時間而變化
（4）對比上述實驗，可知該反應的反應熱a______0（填“＞”或“＜”），并將Q₁、Q₂、Q₃按從小到大的順序排列：______．
（5）若實驗Ⅰ達到平衡后，保持溫度不變，再向密閉容器中通入1mol D組成的氣體，則平衡將______移動（填“正向”、“逆向”或“不”），新平衡狀態時c（D）為______0.5mol?L^-1 （填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

【答案】分析：分析：本題主要采取把三個實驗中化學平衡對比分析的方法，找到初始態與平衡態的不同，從而逐個分析解決．
解答：解：（1）v（D）==0.005mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.005mol?L^-1?min^-1；
（2）實驗I與實驗II相比，反應溫度和體積相同，初始量相同，建立的化學平衡中c（D）也相同，說明兩個化學平衡在各組分的量上來說是相同的平衡狀態，只是到達化學平衡狀態所用時間不同，時間越短，化學反應速率越大，即實驗II中的化學反應速率大，可能使用了催化劑，即其隱含條件是使用了催化劑．故答案為：使用（效率更高的）催化劑；
（3）a．c（A）=2c（B），只說明c（A）：c（B）=2：1，無法判斷正反應速率等于逆反應速率，因此a不正確．
b.2v （D）_正=v （B）_逆說明：v （B）_逆：v （D）_正═2：1不等于對應化學計量數之比，即正反應速率不等于逆反應速率，即b不正確．
c．體積不變，氣體的質量不變，密度也會不變，用密度不變無法區分非平衡狀態和平衡狀態，即c不正確．
d．反應2A （g）+B （g） 2D （g）是反應前后氣體的總物質的量不相等的反應，當體積固定時，根據阿伏伽德羅定律可知，溫度、體積相同時，氣體的物質的量之比等于壓強之比，容器內氣壓不隨時間變化，說明氣體的總物質的量不再發生變化，即說明可逆反應達到了化學平衡狀態，因此d正確．
故答案為：d；
（4）實驗III與實驗 II相比，體積相同，初始量相同，只是溫度不同，達到平衡時c（D）不同，可以這樣理解實驗III是實驗 II升溫建立的平衡，導致c（D）減下，即升溫平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，因此a＜0．
根據上面的分析，可以認為實驗III是實驗 II升溫建立的平衡，升溫平衡向逆反應方向移動，則實驗III放出的熱量數值小于實驗II放出的熱量數值，即Q₃＜Q₂．根據（2）的分析，實驗I與實驗II的化學平衡狀態相同（速率不同），則放出的熱量數值必然相同，即Q₁=Q₂．故Q₁、Q₂、Q₃按從小到大的順序排列為Q₃＜Q₁=Q₂．
故答案為：＜；Q₃＜Q₁=Q₂；
（5）若實驗I達到平衡后，保持溫度不變，再向密閉容器中通入1mol D組成的氣體，會使c（D）增大，平衡向逆反應方向移動，建立新的化學平衡后，新加入的1mol不會完全轉化，因此，達新平衡后c（D）會大于原來的0.5mol/L．故答案為：逆向；大于．
點評：對比不同的化學平衡，找出其差異，是解決化學平衡問題的重要方法，要認真反思總結，把握其思維方法，達到靈活、快速的程度．