Question

【題目】某實驗組為研究“不同條件”對化學平衡的影響情況，進行了如下實驗：一定條件下，向一個密閉容器中加入0.30molX、0.10molY和一定量的Z三種氣體，甲圖表示發生反應后各物質濃度（c）隨時間（t）的變化〔其中t0～t1階段c(Z)未畫出〕。乙圖表示化學反應速率（v）隨時間（t）的變化，四個階段都只改變一種條件（催化劑、溫度、濃度、壓強，每次改變條件均不同），已知t3～t4階段為使用催化劑。

回答下列問題：

（1）若t1=5 min，則t0～t1階段以X濃度變化表示的反應速率為v(X)= 。

（2）在t2～t3階段Y的物質的量減小，則此階段開始時v正 v逆（填“>”、“=”或“<”）。

（3）t4～t5階段改變的條件為 ，此階段的平衡常數K = 。

（4）t5～t6階段容器內Z的物質的量共增加0.10 mol，在反應中熱量變化總量為a kJ，寫出該反應的熱化學方程式 。在乙圖Ⅰ～Ⅴ處平衡中，平衡常數最大的是 。

（5）若起始實驗條件不變，重新向該容器中加入0.60 mol X、0.20 mol Y和0.080 mol Z，反應至平衡狀態后X的轉化率= 。

Answer 1

【答案】（1）0.018 mol·L—1 ·min—1

（2）＜

（3）減小壓強，2.8。

（4）3X(g) 2Y(g)+Z(g) △H= －10a kJ/mol，Ⅴ。

（5）60%

【解析】

試題分析：根據圖乙知t3～t4階段和t4～t5階段改變反應條件反應速率變化的程度相同，平衡不移動，則t3時刻改變的條件是使用催化劑，t4時刻改變的條件是減小壓強，該反應為反應前后氣體物質的量不變的反應，由圖甲知X的濃度隨反應的進行逐漸減小，Y的濃度隨反應的進行逐漸增大，則X為反應物，Y為生成物，二者的濃度變化分別為0.09mol/L、0.06mol/L，則該反應的化學方程式為3X(g) 2Y(g)+Z(g)，Z的濃度變化為0.03mol/L。又一定條件下，向一個密閉容器中加入0.30molX、0.10molY和一定量的Z三種氣體，由甲圖知容器的起始容積為2L，起始加入Z的物質的量為0.04mol。

（1）根據圖甲知，t0～t1階段X濃度變化為0.09mol·L—1，v(X)=△c(X)/△t=0.09 mol·L—1÷5min=0.018 mol·L—1 ·min—1。

（2）在t2～t3階段Y的物質的量減小，平衡逆向移動，則此階段開始時v正＜v逆。

（3）根據反應的特點和圖乙知t2時刻改變的條件為增大X的濃度，t3時刻改變的條件是使用催化劑，t4時刻改變的條件是減小壓強，此過程中溫度不變，平衡常數不變，根據t1～t2時間段的數據計算平衡常數，K =c2(Y)c(Z)/c3(X)=（0.112×0.05）÷0.063=2.8。

（4）t5～t6階段改變的條件為降低溫度，容器內Z的物質的量共增加0.10 mol，平衡正向移動，該反應為放熱反應，在反應中熱量變化總量為a kJ，該反應的熱化學方程式3X(g) 2Y(g)+Z(g) △H= －10a kJ/mol；對于放熱反應，降低溫度，化學平衡常數增大，故在乙圖Ⅰ～Ⅴ處平衡中，平衡常數最大的是Ⅴ。

（5）若起始實驗條件不變，重新向該容器中加入0.60 mol X、0.20 mol Y和0.080 mol Z，相當于增大壓強，該反應為反應前后氣體物質的量不變的反應，改變壓強平衡不移動，反應至平衡狀態后X的轉化率與原平衡相同，為(0.09mol/L÷0.15mol/L)×100%=60%。