②根据图像,温度升高,C的百分含量减小,平衡逆向移动,所以正反应是放热反应,ΔH<0。
③曲线是平衡曲线,2、4是平衡点,1与平衡状态相比,B的转化率偏高,要达到平衡状态,反应逆向进行,v(逆)>v(正),3与之相反。
(3)①t2时刻,v(正)与v(逆)同等倍数的增大,平衡不移动,因而改变的条件应该是使用了催化剂;t3时刻,v(正)与v(逆)同时减小,且v(逆)>v(正),平衡逆向移动,结合反应可知改变的条件是减小压强;t5时刻,v(正)与v(逆)同时增大,且v(逆)>v(正),平衡逆向移动,结合反应可知改变的条件是升高温度。
②根据平衡移动的方向可知,Z的百分含量最低的时间段应该是t6。
(4)①T0点应该刚达到平衡,此时v(正)=v(逆)。
②从T0往后,升高温度,C%减小,平衡逆向移动,正反应是放热反应。
(5)第5min时,将容器的体积缩小一半后,c(C)立即变为原来的2倍,即变为0.2mol•L-1,然后因为压强增大,平衡正向移动,c(C)继续增大。
由图可知,5min达平衡时,A转化了0.2mol,A总共转化0.4mol×75%=0.3mol,故5~8minA转化了0.1mol,
2A(g) + B(g) 2C(g)
起始/mol•L-1:
0.2 0.5 0.2
转化/mol•L-1:
0.1 0.05 0.1
平衡/mol•L-1:
0.1 0.45 0.3
第8min达到新的平衡时,c(C)=0.3mol•L-1。
答案:
(1)①< ②< ③> ④>
(2)①< ②< ③3 (3)①使用催化剂 减小压强 升高温度 ②t6 (4)①= ②放(5)
例2.向一体积不变的密闭容器中充入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应:
2A(g)+B(g)3C(g),各物质的浓度随时间变化的关系如左图所示,其中t0~t1阶段c(B)未画出。
右图为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。
(1)若t1=15min,则t0~t1阶段以C的浓度变化表示的反应速率v(C)= 。
(2)t3时改变的条件为 ,B的起始物质的量为 。
(3)t4~t5阶段,若A的物质的量减少了0.01mol,而此阶段中反应体系吸收能量为akJ,写出此条件下该反应的热化学方程式:
。
(4)请在下图中定性画出工业合成NH3中H2的逆反应速率(v)随时间(t)变化关系的图像。
(其相应的变化特点:
t1达到平衡,t2降温,t3又达到平衡,t4增大压强,t5再次达到平衡)
解析:
(1)15min内,以C浓度变化表示的反应速率为v(C)=
=0.02mol•L-1•min-1。
(2)t2~t3和t3~t4这两段平衡不移动,则只能是压强和催化剂影响,t2~t3的平衡比原平衡的速率要快,而t3~t4的速率又变慢,因为改变不同条件,则t2~t3应是加催化剂,t3~t4段为减压或取出部分平衡混合气体;A的变化量为0.2mol•L-1,C的变化量为0.3mol•L-1,则B的变化量为0.1mol•L-1,起始2molA所对应的浓度为1mol•L-1,则体积为2L,故B的起始物质的量n(B)=(0.1mol•L-1+0.4mol•L-1)×2L=1.0mol。
(3)0.01molA完全反应吸收akJ热量,则2molA完全反应吸收200akJ热量,所以热化学方程式为2A(g)+B(g)3C(g) ΔH=+200akJ•mol-1。
(4)t1达到平衡,则H2的逆反应速率不变;t2降温,则H2的逆反应速率降低,平衡正向移动,逆反应速率又慢慢增大;t3又达到平衡,H2的逆反应速率不变;t4增大压强,H2的逆反应速率增大,平衡正向移动,逆反应速率又慢慢增大;t5再次达到平衡,H2的逆反应速率不变。
据此画出图像。
答案:
(1)0.02mol•L-1•min-1
(2)减小压强(或取出部分平衡混合气体) 1.0mol (3)2A(g)+B(g)3C(g) ΔH=+200akJ•mol-1(4)