Question

在2.00L的密闭容器中，反应2A（g）B（g）+ C（g）分别在三种不同实验条件下进行，但起始浓度相同，均为c(A)＝0.100mol/L、c(B)＝0.020mol/L及c(C)＝0.020mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示：

请回答下列问题：
（1）以下说法能说明该反应已达到平衡状态的是：­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­            （填序号）
①c(A):c(B):c(C)=2:1:1
②v(A)=" 2" v(B)
③体系的压强不再改变
④A的质量分数不再改变
⑤混合气体的密度不再改变
（2）根据实验③回答：反应开始到4.0min时反应物A的转化率为           ，
B平均反应速率为             。
（3）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件是：
②                                               ；③                                                              。 
（4）实验①条件下该反应的化学平衡常数值是                。若实验①到达平衡后，维持体系温度不变，往容器中再投入0.028mol B和0.028mol C，求新平衡时体系中A的物质的量浓度。（写出计算过程）

Answer 1

（1）④（2）40%，0.005mol/(L·min) （3）②使用合适的催化剂；③升温 
（4）
往体系中再投入0.028molB和0.028molC后，平衡向左移动，设转化的B的物质的量浓度为x
2A (g)   B(g)    +   C (g)
旧平衡（mol/L）       0.060         0.040       0.040
新起始（mol/L）       0.060       0.040+0.014   0.040+0.014
转化（mol./L）        2x          x           x              
新平衡（mol/L）     0.060+2x     0.054-x      0.054-x    
K=      x = 0.006mol/L 
再次达到平衡时A的物质的量浓度：c(A) =" (0.060+0.006×2)" mol/L =" 0.072" mol/L

试题分析：（1）当A消耗0.03mol/L时，即c(A)=0.07mol/L时，c(A):c(B):c(C)=2:1:1，图中c(A)=0.07mol/L时不是平衡状态，①错误；A、B速率比等于2：1，但未知是正反应速率还是逆反应速率，②错误；反应前后气体的计量数不变，当容器的体积和温度不变时，反应前后体系压强不变，③错误；A的质量分数不变说明反应达到平衡状态，④正确；反应物、生成物都是气体，气体质量守恒，容器容积固定，所以气体的密度不变，⑤错误。（2）实验③中，前4min时，A浓度变化为0.04mol/L，A的转化率为0.04/0.1=0.4；v(A)=0.01mol/(L·min)，所以v(B)=0.005mol/(L·min)。（3）①、②起始时和平衡时A的浓度相同，但②比①先达到平衡，改变的条件是使用正催化剂；①、③起始时A的浓度相同，但③比①先达到平衡，说明改变的条件可能是升高温度或增大压强，增大压强平衡不移动，平衡时③比①A的浓度小，改变的条件是升高温度。（4）实验①平衡时c(A)=0.06mol/L，所以转化的c(A)=0.04mol/L，生成的c(B)=c(C)=0.02mol/L，K=c(B)c(C)/c²(A)=0.04×0.04/0.06²=。平衡后，保持温度不变，向容器中再投入B和C，反应平衡常数不变。往体系中再投入0.028molB和0.028molC后，平衡向左移动，设转化的B的物质的量浓度为x
2A (g)   B(g)    +   C (g)
旧平衡（mol/L）       0.060         0.040       0.040
新起始（mol/L）       0.060       0.040+0.014   0.040+0.014
转化（mol./L）        2x          x           x              
新平衡（mol/L）     0.060+2x     0.054-x      0.054-x    
K=      x = 0.006mol/L 
再次达到平衡时A的物质的量浓度：c(A) =" (0.060+0.006×2)" mol/L =" 0.072" mol/L
点评：化学平衡常数是温度的函数，对于同一反应，只要温度不变，化学平衡常数不变，该条件经常隐含在题设条件中。