问题详情:
在容积为1 L的密闭容器中,进行如下反应:A(g)+2B(g) C(g)+D(g),在不同温度下,D的物质的量n(D)和时间t的关系如图。
请回答下列问题:
(1)700℃时,0~5min内,以B表示此反应的平均反应速率,则vB为____________。
(2)能判断反应达到化学平衡状态的依据是__________。
A.混合气体质量不变 B.混合气体中c(A)不变
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,利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=__________,该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)。
(4)800℃时,某时刻测得体系中各物质的物质的量浓度如下: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,则此时该反应_________(填“向正方向进行”、“向逆方向进行”或“处于平衡状态”)。
【回答】
0.18 mol·L-1·min-1 BC 0.9 L·min-1 吸热 向正方向进行
【分析】
(1)先依据图像计算D的反应速率,再根据同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算B的反应速率;
(2)反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,可由此进行判断;
(3)先计算平衡时各物质的浓度,再根据平衡常数公式计算化学平衡常数,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,根据D物质的量的变化确定反应热;
(4)根据浓度商和化学平衡常数的相对大小判断,如果浓度商大于化学平衡常数,则反应向 正反应方向移动,如果浓度商小于化学平衡常数,则反应向逆反应方向移动。
【详解】
(1)由图可知700℃时,0~5min内生成D的物质的量△n(D)为0.45mol,△c(D)为0.45mol/L,则v(D)=△c(D)/△t=0.45mol/L /5min=0.09 mol/(L.min),该反应中,v(B)=2v(D)=0.18mol/(L.min),故*为0.18mol/(L.min);
(2)A、无论反应是否达到平衡,依据质量守恒定律,混合气体质量总是不变,错误;
B、反应到达平衡状态时,混合气体中c(A)不变,正确;
C、当v正(B)=2v逆(D)时,正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,正确;
D、当c(A)=c(C)时,该反应不一定达到平衡状态,是否相等与反应物浓度及转化率有关,错误;
故选BC,故*为BC;
(3)由图可知,800℃时反应达到平衡状态时,c(D)=0.60mol/L,则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,平衡常数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;升高温度,D的含量增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应是吸热反应,故*为0.90L·min-1;吸热;
(4)800℃时,各物质的浓度分别为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,浓度熵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,则平衡向正反应方向移动,故*为向正方向移动。
【点睛】
本题考查化学平衡移动原理的综合应用,涉及化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断、化学平衡常数的计算等知识点,注意分析化学方程式的特征以及温度对平衡移动的影响是解答关键。
知识点:化学反应速率
题型:填空题