Question

在一密闭恒容的容器中，可逆反应3A(g)3B(？)＋C(？)的能量变化如图甲所示，气体的平均相对原子质量随时间的变化如图乙所示：

（1）由图甲可以判断3A(g)3B(？)＋C(？)的正反应是________反应(填“吸热”或“放热”)，实验b和实验a相比较，可能隐含的反应条件是_____________________。

（2）由图乙可以得出有关B和C状态的结论______________________。

①若t₂时刻升高温度，气体的平均相对分子质量变化一定符合______线(填“c”或“d”或“e”)。

②改变压强，气体的平均相对分子质量变化一定符合c线，则C物质的状态为__________。

（3）如果平衡后保持温度不变，将容器体积增加一倍，新平衡时A的浓度是原来的60%，则B是________态，C是________态。

（4）如果B为气体，C为固体，取0.3 mol A恒温下在1 L容器中充分反应，平衡时测得B的浓度为0.21 mol/L。若使反应从逆反应开始，起始时在容器中加入0.3 mol B，同样条件下，要使平衡时B的浓度仍为0.21mol/L，则C的物质的量的取值范围应该是______________________。

Answer

吸热 加了催化剂 B、C中至少一种为气体 e 非气体 固体或液体 气体 n (C) ＞ 0.03 mol

【解析】本题考查影响化学平衡移动的因素以及反应热与能量的关系、化学平衡的计算，（1）根据甲，反应物的总能量小于生成物的总能量，说明反应是吸热反应；实验b的活化能比a的低，说明使用了催化剂；（2）气体的平均相对分子质量发生变化，说明B和C中至少有一种是气体，如果都是固体或液体，气体只有A，平均相对分子质量应是不变；①假设B为气体，C为非气体，升高温度，平衡向正反应方向进行，气体的质量减小，物质的量不变，因此平均摩尔质量减小，加入B为非气体，C为气体，气体质量减小，物质的量减少，平均摩尔质量减少，加入都是气体，气体质量不变，气体物质的量增大，平均摩尔质量减小，因此e正确；②改变压强，气体平均摩尔质量不变，说明平衡不移动，即B为气体，C为非气体状态；

（3）容器体积增加一倍，假设平衡不移动，A的浓度是原来的50%，现在是60%，说明平衡发生移动，平衡向逆反应方向移动，容器体积增大一倍，相当于减小压强，根据勒夏特列原理，B为非气体，C为气体；（4）两个平衡体系互为等效平衡，从逆反应方向开始，达到平衡时B的物质的量为0.21×1mol=0.21mol,消耗B的物质的量为(0.3－0.21)mol=0.09mol，需要消耗C的物质的量为0.09/3mol=0.03mol，因为C为固体，浓度视为常数，同时此反应是可逆反应，不能完全进行到底，因此C的物质的量范围是n(C)>0.03mol。