Question

（8分）恒容体系，发生如下反应2A(g)B(g)＋xC(g) ΔH，起始时B、C物质的量浓度为0，A的物质的量浓度随时间变化如图。某课外活动小组一共进行了如图所示的三个实验（其中T₁、T₂表示不同的反应温度）。

（1）在实验Ⅲ中，0~20min的时间内，v(A)=                  。

（2）分析实验I和实验II的数据，可知x＝    ；分析实验II和实验Ⅲ的数据，可知反应热ΔH    0（选填“>”、“＝”或者“<”）。

（3）能说明该反应达到平衡状态的是（选填代号字母）       。

a．A的质量不再变化

b．混合气体的密度保持不变

c．用A、B、C表示的反应速率的比为2∶1∶x

d．单位时间内生成n mol B的同时生成2n mol A

e．混合气体的平均摩尔质量保持不变

（4）T₁℃时，保持容器的体积不变，若充入a mol A、b mol B、c mol C，达到平衡时C的体积分数为0.4，则a、b、c应满足什么条件                                           。

Answer

（8分）（1）0.04 mol/(L·min)（2分）；（2）1（1分）； >（1分）；（3）ad（2分，漏选得1分，错选不给分）；

（4）b＝c，a为大于0的任意值（或a∶b∶c＝x∶1∶1，x为大于零的任意值）（2分，只要有b=c即可得2分）；

【解析】

试题分析：（1）在实验Ⅲ中，0~20min的时间内，v(A)=(1.0mol/L-0.2mol/L)÷20min=0.04 mol/(L·min)；（2）分析实验I和实验II的数据，可知反应温度相同，而实验I反应物A的浓度大，反应速率快，首先达到平衡，无论反应快慢，达到平衡时。c(A)总是原来的一半，说明增大压强，平衡不发生移动，则该反应是反应前后气体体积相等的反应。所以x＝1；通过观察实验II和实验Ⅲ的图像，可知二者的起始浓度相等，实验Ⅲ先达到平衡，说明温度T1>T2，根据平衡移动原理，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，由于温度高时c(A)减少，说明升高温度，平衡正向移动，正反应方向为吸热反应，所以可知反应热ΔH>0；（3）a．当反应达到平衡时，任何一支物质的物质的量不变，物质的质量不变，因此A的质量不再变化，则反应达到平衡状态，正确；b．由于反应是在恒容体系中进行，所有物质都是气体，所以无论反应进行到任何程度，混合气体的密度保持不变，因此不能判断反应是否处于平衡状态，错误；c．由于A、B、C三种物质的系数比为2:1：x,所以在任何时刻都存在用A、B、C表示的反应速率的比为2∶1∶x，故不能判断反应是否处于平衡状态，正确；d．单位时间内生成n mol B，就会消耗2nmol的A,同时生成2n mol A，则A的物质的量不变，反应处于平衡状态，正确；e．由于反应是等体积的反应，所以在任何时刻气体的密度不变，混合气体的平均摩尔质量也就保持不变，因此不能判断反应是否处于平衡状态，错误。正确的选项是ad。（4）对于实验Ⅲ，反应开始是c(A)=1.0mol/L，当反应达到平衡时，由于c(A)=0.2mol/L，则根据方程式中各种物质的关系可知：c(B)=c(C)=0.4mol/L，C的体积分数为0.4。由于在T1℃时，当反应处于平衡状态时，保持容器的体积不变，若充入a mol A、b mol B、c mol C，达到平衡时C的体积分数为0.4，则反应为等效平衡，将生成物B、C一边倒转化，若与原反应的物质的量的比相同，则平衡等效.所以a、b、c应满足的条件是b=c，a为大于0的任意值；

考点：考查化学反应速率的计算、物质化学反应方程式的系数的确定、反应热的判断、化学平衡状态的判断、等效平衡的条件的确定的知识。