Question

(17分)某反應A(g)+B(g)C(g)在任一時刻的正、逆反應速率可用υ_正、υ_逆表示：

υ_正=k₁·c(A)·c(B)，υ_逆=k₂·c(C)，其中k₁、k₂在一定溫度下為常數，c(A)、c(B)、c(C)分別代表某時刻三種物質的物質的量濃度。
（1）上述反應達到平衡時，請用題干中的符號分別表示三種物質的濃度關系為       ，
平衡常數K=_             __。
（2）在300 K時，開始反應的A、B濃度均為0．1 mol/L，達到平衡時B的轉化率為50%，則k₁、k₂之間的關系是__________________。
（3）升高溫度，k₁的變化是       ，k₂的變化是_________(填“增大”、“減小”或“不變”)；此時若k₁/k₂增大，則說明正反應是___________（填“吸”或“放”）熱反應。
（4） CO₂可與H₂合成綠色燃料甲醇。300^oC時，在兩個容積均為2L的密閉容器中，當c(CO₂)=1．00 mol·L^-1、c(H₂)=1．60 mol·L^-1時，分別選擇催化劑Ⅰ、催化劑Ⅱ開始反應，t₀時達到平衡狀態M₁、M₂。若υ_逆（M₁）＜υ_正（M₂）。且達M₁時，CO₂的轉化率為20%，請畫出兩個狀態的濃度商(Q_c)-時間(t)的關系圖像，并標明相關數據。
=
（5）實驗室可利用甲醇、空氣、銅（或氧化銅）制備甲醛。關于甲醇和甲醛的沸點和水溶性見下表：

	沸點	水溶性
甲醇	65℃	與水相溶
甲醛	-21℃	與水相溶

下圖是某同學設計的實驗裝置，已知A處放入甲醇，C處收集到甲醛，若D處的氣球在反應臨近結束時使用，則B處應放入______（填化學式），請回答A、B、C三處采取控溫的方式分別為A_____、B     、C    ，(從下列選項中選擇)
a．熱水浴加熱  b．冰水浴冷卻   c．酒精燈加熱   d．酒精噴燈灼燒  e．常溫即可
實驗臨近結束時，擠壓D處氣球使空氣進入裝置，該操作的目的是____________________。

Answer 1

（17分）
⑴k₁·c(A)·c(B) =k₂·c(C)(2’)。k₁/k₂(2’)。
⑵k₁=20k₂(2’)
⑶增大(1’)，增大(1’)；吸(1’)
⑷(2’

0.05 0

t

⑸CuO(1’)，a、c、b(各1’)，防倒吸(2’)。

試題分析：（1）反應達到平衡時，正反應速率等于逆反應速率，所以k₁·c(A)·c(B) =k₂·c(C)；該式進行變形可得平衡常數K="c(C)/" c(A)·c(B)= k₁/k₂
（2）根據“三段式”進行計算：A(g) + B(g)  C(g)
初始濃度（mol?L?¹）     0．1    0．1      0
轉化濃度（mol?L?¹）     0．05   0．05     0．05
平衡濃度（mol?L?¹）     0．05   0．05     0．05
根據平衡時k₁·c(A)·c(B) =k₂·c(C)，可得0．05×0．05 k₁=0．05×k₂，解得k₁=20k₂
（3）升高溫度，化學反應速率都加快，所以k₁與k₂都增大；若k₁/k₂增大，說明正反應速率增加的倍數大，則正反應速率大于逆反應速率，即升高溫度，平衡向正反應方向移動，所以正反應是吸熱反應。
（4）催化劑只改變反應速率，不影響化學平衡，所以達到平衡時M₁、M₂相同，即平衡時兩條曲線重合，因為υ_逆（M₁）＜υ_正（M₂），所以催化劑Ⅱ催化效果更好，反應速率更快，可畫出圖像。