Question

（16分）向一定體積的密閉器中加入2 mol A、0．6 mo1 C和一定量的B三種氣體．一定條件下發生反應，各物質濃度隨時間變化如圖(Ⅰ)所示，其中t₀～t₁階段c(B)未畫出．圖(Ⅱ)為t₂時刻后改變反應條件，化學反應速率隨時間變化的情況，四個階段改變的條件均不相同，每個階段只改變濃度、溫度、壓強、催化劑中的一個條件，其中t₃～t₄階段為使用催化劑．

請回答下列問題：
(1)若t₁＝15 min，則t₀～t₁階段以C物質的濃度變化表示反應速率為            。
(2) t₄～t₅階段改變的條件為        ，B的起始物質的量濃度為                       ，各階段平衡時對應的平衡常數如下表所示：

t1～t2	t2～t3	t3～t4	t4～t5	t5～t6
K1	K2	K3	K4	K5

則K₁=              (保留兩位小數)，
K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關系為                         (用“>”、“<”或“＝”連接)．
(3) t₅～t₆階段保持容器內溫度不變，若A的物質的量共變化了0.01 mol，而此過程中容器與外界的熱交換總量為akJ，寫出此溫度下該反應的熱化學方程式                    
                                                                             。
(4)在相同條件下，若起始時容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要達到t₁時刻同樣的平衡，a、b、c要滿足的條件為                          .

Answer 1

(1)0.02mol/(L·min)   (2)減壓    0.5mol/L     0.84    K₁=K₂=K₃=K₄<K₅
(3) 2A_(g)+B_(g)?3C_(g)    △H＝＋200kJ/mol      (4) a＋2c/3＝2.4   、b＋c/3＝1.2

（1）化學反應速率通常用單位時間內濃度的變化量來表示。根據圖像I可知在15min內C的濃度變化量是0.6mol/L－0.3mol/L＝0.3mol/L，所以速率為
（2）由圖像Ⅱ可知，在t₄～t₅階段反應速率減小，但平衡不移動，所以改變的條件不可能是溫度和濃度，由于在t₃～t₄階段為使用催化劑，所以該階段只是降低壓強。這說明改變壓強平衡不移動，因此反應前后體積是不變的。根據圖像I可知A是反應物，C是生成物，二者的變化量之比是2︰3，所以要使反應前后體積不變，B只是反應物，及反應的方程式為2A＋B3C。C的濃度增加了0.3mol/L，則B的濃度減少了0.1mol/L，所以B的起始濃度是0.4mol/L＋0.1mol/L＝0.5mol/L。在t₁～t₂階段平衡是ABC的濃度（mol/L）分別為0.8、0.4、0.6，所以平衡常數為。因為平衡常數只與溫度有關，根據圖像可知在t₅～t₆階段，正逆反應速率同時增大，但平衡向正反應方向移動，因為該條件只能是溫度且是升高溫度，所以反應是吸熱反應，因此K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關系為K₁=K₂=K₃=K₄<K₅。
（3）根據題意科判斷，每消耗0.01molA，反應就吸收能量akJ，所以反應的熱化學方程式為2A_(g)+B_(g)?3C_(g)    △H＝＋200kJ/mol。
（4）因為容器容積不變（容器容積是2L），所以要使平衡等效，則起始物質的物質的量是相等的。根據題意可知起始時AB的物質的量分別為2.4mol和1.2mol，則把cmol的C轉化為AB，則AB的物質的量（mol）分別是a＋2c/3、b＋c/3，所以關系式必須滿足a＋2c/3＝2.4、b＋c/3＝1.2.