在容積爲1L的密閉容器中,進行如下反應:A(g)+2B(g)C(g)+D(g),在不同溫度下,D的物質的量n(...
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問題詳情:
在容積爲1 L的密閉容器中,進行如下反應:A(g)+2B(g) C(g)+D(g),在不同溫度下,D的物質的量n(D)和時間t的關係如圖。
請回答下列問題:
(1)700℃時,0~5min內,以B表示此反應的平均反應速率,則vB爲____________。
(2)能判斷反應達到化學平衡狀態的依據是__________。
A.混合氣體質量不變 B.混合氣體中c(A)不變
C.v正(B)=2v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=__________,該反應爲__________反應(填“吸熱”或“放熱”)。
(4)800℃時,某時刻測得體系中各物質的物質的量濃度如下:c(A)=0.06 mol·L-1,c(B)=0.50 mol·L-1,c(C)=0.20 mol·L-1,c(D)=0.018 mol·L-1,則此時該反應_________(填“向正方向進行”、“向逆方向進行”或“處於平衡狀態”)。
【回答】
0.18 mol·L-1·min-1 BC 0.9 L·min-1 吸熱 向正方向進行
【分析】
(1)先依據圖像計算D的反應速率,再根據同一化學反應中,各物質的反應速率之比等於其計量數之比計算B的反應速率;
(2)反應達到平衡狀態時,正逆反應速率相等,平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化,可由此進行判斷;
(3)先計算平衡時各物質的濃度,再根據平衡常數公式計算化學平衡常數,升高溫度,平衡向吸熱反應方向移動,根據D物質的量的變化確定反應熱;
(4)根據濃度商和化學平衡常數的相對大小判斷,如果濃度商大於化學平衡常數,則反應向 正反應方向移動,如果濃度商小於化學平衡常數,則反應向逆反應方向移動。
【詳解】
(1)由圖可知700℃時,0~5min內生成D的物質的量△n(D)爲0.45mol,△c(D)爲0.45mol/L,則v(D)=△c(D)/△t=0.45mol/L /5min=0.09 mol/(L.min),該反應中,v(B)=2v(D)=0.18mol/(L.min),故*爲0.18mol/(L.min);
(2)A、無論反應是否達到平衡,依據質量守恆定律,混合氣體質量總是不變,錯誤;
B、反應到達平衡狀態時,混合氣體中c(A)不變,正確;
C、當v正(B)=2v逆(D)時,正逆反應速率相等,該反應達到平衡狀態,正確;
D、當c(A)=c(C)時,該反應不一定達到平衡狀態,是否相等與反應物濃度及轉化率有關,錯誤;
故選BC,故*爲BC;
(3)由圖可知,800℃時反應達到平衡狀態時,c(D)=0.60mol/L,則c(C)=c(D)=0.60mol/L,c(A)=(1.0—0.60)mol/L=0.40mol/L,c(B)=(2.2—0.6×2)mol/L=1.0mol/L,平衡常數K= c(C)c(D)/ c(A) c2(B)= 0.60mol/L×0.60mol/L/0.40 mol/L×(1 mol/L)2=0.90L·min-1;升高溫度,D的含量增大,說明平衡向正反應方向移動,則正反應是吸熱反應,故*爲0.90L·min-1;吸熱;
(4)800℃時,各物質的濃度分別爲c(A)=0.06 mol·L-1,c(B)=0.50 mol·L-1,c(C)=0.20 mol·L-1,c(D)=0.018 mol·L-1,濃度熵Qc= c(C)c(D)/ c(A) c2(B)= 0.20mol/L×0.018mol/L/0.06 mol/L×(0.50 mol/L)2=0.24 L·min-1<K=0.90 L·min-1,則平衡向正反應方向移動,故*爲向正方向移動。
【點睛】
本題考查化學平衡移動原理的綜合應用,涉及化學反應速率的計算、化學平衡狀態的判斷、化學平衡常數的計算等知識點,注意分析化學方程式的特徵以及溫度對平衡移動的影響是解答關鍵。
知識點:化學反應速率
題型:填空題
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