在容積為10L的密閉容器中，進行如下反應：A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)，最初加入1.0molA和...

問題詳情：

在容積為10 L的密閉容器中，進行如下反應：A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)，最初加入1.0 mol A和2.2 mol B，在不同温度下，D的物質的量n(D)和時間t的關係如圖1。

試回答下列問題：

(1)800 ℃時，0～5 min內，以B表示的平均反應速率為________。

(2)能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是________(填字母)。

A．容器中壓強不變  B．混合氣體中c(A)不變

C．2v正(B)＝v逆(D)  D．c(A)＝c(C)

(3)若最初加入1.0 mol A和2.2 mol B，利用圖中數據計算800 ℃時的平衡常數K＝________，該反應為________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(4)700 ℃時，某時刻測得另一同體積密閉容器中各物質的量如下：n(A)＝1.1 mol，n(B)＝2.6 mol，n(C)＝0.9 mol，n(D)＝0.9 mol，則此時該反應________(填“向正反應方向”“向逆反應方向”或“處於平衡狀態”)進行。

(5)在催化劑作用下，CO可用於合成*醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

若在恆温恆壓的條件下，向密閉容器中充入4 mol CO和8 mol H2，合成*醇，平衡時CO的轉化率與温度、壓強的關係如圖2所示：

①該反應的正反應屬於________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

②在0.1 MPa、100 ℃的條件下，該反應達到平衡時容器內氣體的物質的量為________ mol。

若在恆温恆容的條件下，向密閉容器中充入4 mol CO、8 mol H2，與上一平衡狀態相比，達到平衡時CO轉化率________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，平衡常數K________。

【回答】

*　(1)0.024 mol/(L·min)

(2)AB

(3)9　吸熱

(4)向正反應方向

(5)①放熱　②8　減小　不變

解析　(1)800 ℃時，0～5 min內生成D為0.6 mol，則v(D)＝＝0.012 mol/(L·min)，速率之比等於化學計量數之比，則v(B)＝2v(D)＝0.024 mol/(L·min)。

(2)該反應是一個反應後氣體體積減小的可逆反應，隨反應進行，容器內壓強減小，當反應到達平衡狀態

時，容器中壓強不變，所以能作為判斷化學平衡的依據，A正確；反應到達平衡狀態時，混合氣體中c(A)不變，説明到達平衡，B正確；v正(B)＝2v逆(D)時反應處於平衡狀態，2v正(B)＝v逆(D)時逆反應速率較快，反應逆向進行，C錯誤；當c(A)＝c(C)時，該反應不一定達到平衡狀態，D錯誤。

(3)800 ℃平衡時生成D為0.6 mol，則：

A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)

起始量(mol)：1.0  2.2  0  0

轉化量(mol)：0.6  1.2  0.6  0.6

平衡量(mol)：0.4  1.0  0.6  0.6

由於容器體積為10 L，故平衡常數K＝＝＝9，由圖可知，升高温度D的物質的量增大，説明升高温度平衡正向移動，故正反應為吸熱反應。

(4)700 ℃平衡時生成的D為0.45 mol, 則

A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)

  0.1  0.22  0  0

  0.045  0.09  0.045  0.045

  0.055  0.13  0.045  0.045

故700 ℃時平衡常數K＝＝2.18, Qc＝＝1.09<K，故反應向正反應方向進行。

(5)①由圖可知，壓強一定時，隨温度升高CO的轉化率減小，説明升高温度平衡逆向移動，故正反應為放熱反應。

②在0.1 MPa、100 ℃的條件下，平衡時CO轉化率為0.5，轉化的CO為4 mol×0.5＝2 mol，則：

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　物質的量減小

  1  2  1  2

  2 mol  4 mol

故平衡時混合氣體物質的量為4 mol＋8 mol－4 mol＝8 mol。正反應為氣體物質的量減小的反應，若在恆温恆容的條件下，平衡時壓強比原平衡小，等效為在原平衡的基礎上減小壓強，平衡逆向移動，CO的轉化率減小；平衡常數只受温度影響，温度不變，平衡常數不變。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題