Question

【題目】化合物AX3和單質X2在一定條件下反應可生成化合物AX5。回答下列問題：反應AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容積為10 L的密閉容器中進行。起始時AX3和X2均為0.2 mol。反應在不同條件下進行，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示。

（1）列式計算實驗a從反應開始至達到平衡時的反應速率 v(AX5)＝________________。

（2）圖中3組實驗從反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX5)由大到小的次序為_______________(填實驗序號)；與實驗a相比，其他兩組改變的實驗條件是：b_________________、c____________________________________。

（3）用p0表示開始時總壓強，p表示平衡時總壓強，α表示AX3的平衡轉化率，則α的表達式為_________________；實驗a和c的平衡轉化率：αa為___________、αc為_______________。

Answer 1

【答案】 bca 加入催化劑 溫度升高 α＝2(1－) 50% 40%

【解析】

（1）根據v=c÷t概念公式計算出反應速率；

（2）根據到達平衡用時的多少可以比較出反應速率的大小；根據圖象中的曲線的變化趨勢判斷出改變的實驗條件及判斷依據；

（3）對于氣體來講，壓強之比就等于物質的量之比，根據化學平衡三段式，進而求得轉化率的表達式及具體的值。

(1)設反應生成xmol AX5，由題意建立如下三段式：

AX3(g)＋X2(g)AX5(g)

初始(mol) 0.20 0.20 0

變化(mol) x x x

平衡(mol) 0.20x 0.20x x

(0.20x)+(0.20x)+x=0.30

由圖可知，實驗a反應起始總壓強為160KPa，平衡時總壓強為120KPa，由壓強之比等于物質的量之比可得==，解得x=0.10，則a從反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX3)==1.7×10—4mol/(L·min)，故答案為：1.7×10—4mol/(L·min)；

(2)由題給圖像abc達平衡用時的多少可以比較出反應速率由大到小的次序為：b＞c＞a；與該反應是一個氣體體積減小的放熱反應，實驗a相比，b實驗到達平衡的時間變小，但平衡沒有發生移動，則改變的條件為使用催化劑；c實驗到達平衡時總壓強變大，由反應容器的容積和起始物質的量未改變，但起始總壓強增大，說明平衡逆向移動，則改變的條件為升高溫度，故答案為：b＞c＞a；加入催化劑，反應速率加快，但平衡點沒有改變；溫度升高，反應速率加快，但平衡點向逆反應方向移動(或反應容器的容積和起始物質的量未改變，但起始總壓強增大；

（3）若用p0表示開始時總壓強，p表示平衡時總壓強，α表示AX3的平衡轉化率，由題意建立如下三段式：

AX3(g)＋X2(g)AX5(g)

初始(mol) 0.20 0.20 0

變化(mol) 0.20α 0.20α 0.20α

平衡(mol) 0.200.20α 0.200.20α 0.20α

由壓強之比等于物質的量之比可得=，解得α＝2(1－)；由圖可知，實驗a反應起始總壓強為160KPa，平衡時總壓強為120KPa，則α＝2×(1－)=0.5；由圖可知，實驗c反應起始總壓強為175KPa，平衡時總壓強為140KPa，則α＝2×(1－)=0.4，故答案為：α＝2(1－)；50%；40%。