Question

某溫度時(shí)，在2L密閉容器中氣態(tài)物質(zhì)X和Y反應(yīng)生成氣態(tài)物質(zhì)Z，它們的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如表所示．

tmin	Xmol	Ymol	Zmol
0	1.00	1.00	0.00
1	0.90	0.80	0.20
3	0.75	0.50	0.50
5	0.65	0.30	0.70
9	0.55	0.10	0.90
10	0.55	0.10	0.90
14	0.55	0.10	0.90

（1）體系中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

X+2Y2Z

；
（2）列式計(jì)算該反應(yīng)在0～3min時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物Z的平均反應(yīng)速率：

0.083mol/（L?min）

；
（3）該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物X的轉(zhuǎn)化率α等于

45%

；
（4）對(duì)于上述反應(yīng)在維持其他條件不變的情況下只改變一種實(shí)驗(yàn)條件（溫度、壓強(qiáng)、催化劑）得到Z隨時(shí)間變化的曲線1、2、3（如圖所示）則曲線1、2、3所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變分別是：1

升高溫度

，2

加入催化劑

，3

增大壓強(qiáng)

．該反應(yīng)的△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”），判斷理由是：

曲線1表示升高溫度Z平衡時(shí)物質(zhì)的量減小，平衡逆向移動(dòng)，
因此正反應(yīng)為放熱反應(yīng)則有△H＜0

．

Answer 1

分析：由表中數(shù)據(jù)可知，X、Y為反應(yīng)物，Z為生成物，1min時(shí)△n（X）=1mol-0.9mol=0.1mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，9min后各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化，且反應(yīng)物不為0，故為可逆反應(yīng)，物質(zhì)的量變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故反應(yīng)方程式為X+2Y?2Z．
（1）根據(jù)物質(zhì)的量的變化與化學(xué)計(jì)量數(shù)呈正比書寫化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率=

△c

△t

，結(jié)合圖表數(shù)據(jù)計(jì)算；
（3）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到9min時(shí)反應(yīng)已達(dá)到平衡，轉(zhuǎn)化率等于消耗量除以原來起始量；
（4）根據(jù)平衡是Z的物質(zhì)的量的變化，結(jié)合反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且為氣體體積增大的反應(yīng)．分析平衡的移動(dòng)，進(jìn)而判斷改變的條件．

解答：解：（1）由表中數(shù)據(jù)看出反應(yīng)從開始到平衡，X的物質(zhì)的量減小，應(yīng)為反應(yīng)物，0～1min物質(zhì)的量變化值為1.00mol-0.90mol=0.10mol，Y的物質(zhì)的量減小，應(yīng)為反應(yīng)物，0～1min物質(zhì)的量變化值為1.00mol-0.80mol=0.20mol，Z的物質(zhì)的量增多，應(yīng)為是生成物，物質(zhì)的量的變化值為0.20mol，9min后各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化，且反應(yīng)物不為0，故為可逆反應(yīng)，根據(jù)物質(zhì)的量的變化與化學(xué)計(jì)量數(shù)呈正比，則n（X）：n（Y）：n（Z）=0.10mol：0.20mol：0.20mol=1：2：2，反應(yīng)方程式為X+2Y?2Z，
故答案為：X+2Y?2Z；
（2）0-3min內(nèi)Z的反應(yīng)速率=

△c

△t

=

0.5mol  2L

3min

=0.083mol/（L?min），故答案為：0.083mol/（L?min）；
（3）由圖表數(shù)據(jù)可知反應(yīng)到9min，反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物X的轉(zhuǎn)化率α=

1.0mol-0.55mol

1.0mol

×100%=45%，故答案為：45%；
（4）該可逆反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且為氣體體積增大的反應(yīng)．
由表中數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)Z的物質(zhì)的量為0.9mol，由圖2可知曲線①平衡后，反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間變短，速率加快，說明改變的條件能加快反應(yīng)速率，而且Z的物質(zhì)的量為減小為0.6，Z的物質(zhì)的量減小，故平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，不能是加催化劑或增大壓強(qiáng)，只能是升高溫度；曲線②平衡后，Z的物質(zhì)的量為0.9mol，Z的物質(zhì)的量未變，應(yīng)是使用催化劑；曲線③平衡后，Z的物質(zhì)的量為0.95mol，Z的物質(zhì)的量增大，應(yīng)是增大壓強(qiáng)；升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：升高溫度；加入合適催化劑；增大壓強(qiáng)；＜；曲線1表示升高溫度Z平衡時(shí)物質(zhì)的量減小，平衡逆向移動(dòng)，因此正反應(yīng)為放熱反應(yīng)則有△H＜0．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)、外界條件對(duì)平衡的影響、化學(xué)平衡圖象，反應(yīng)速率計(jì)算應(yīng)用等，難度中等．