Question

13．（1）某溫度時(shí)，在2L的密閉容器在X、Y、Z三種物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示．
由圖中所給數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X+Y?2Z，反應(yīng)開始至1min，X的平均反應(yīng)速率為0.15mol•L^-1•min^-1，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為60%，Y的物質(zhì)的量濃度為
0.4mol•L^-1．
（2）可逆反應(yīng)：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），在體積不變的密閉容器中反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是①④（填序號）
①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO₂的同時(shí)生成2nmolNO₂
②單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO₂的同時(shí)生成2nmolNO
③混合氣體的密度不再改變
④混合氣體的顏色不再改變．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)開始到平衡過程中X、Y、Z的物質(zhì)的量的變化值，三者之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，從而得到該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式；
反應(yīng)開始至1min，X的平均反應(yīng)速率通過v（X）=$\frac{△n（X）}{V•△t}$計(jì)算；
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)，△n（X）=1.0mol-0.4mol=0.6mol，因此X的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.6mol}{1.0mol}$×100%，Y的物質(zhì)的量為0.8mol，體積為2L，帶入c=$\frac{n}{V}$計(jì)算濃度；
（2）①生成O₂代表V_正，生成NO₂代表V_逆，單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO₂的同時(shí)生成2nmolNO₂，說明V_正（O₂）：V_逆（NO₂）=1：2，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
②生成O₂和生成NO都代表V_正；
③根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$分析ρ是否為隨時(shí)間變化而變化的物理量；
④混合氣體的顏色不再改變，說明NO₂的濃度不再變化．

解答 解：（1）由圖可知，4min后各物質(zhì)的物質(zhì)的量不隨時(shí)間的變化而變化，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，X、Y的物質(zhì)的量隨時(shí)間的增大而減小，X、Y為反應(yīng)物，Z為生成物，反應(yīng)開始到平衡過程中，△n（X）=1.0mol-0.4mol=0.6mol，△n（Y）=1.0mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.4mol-0=0.4mol，△n（X）：△n（Y）：△n（Z）=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X+Y?2Z，
反應(yīng)開始至1min，X的平均反應(yīng)速率通過v（X）=$\frac{△n（X）}{V•△t}$=$\frac{1.0mol-0.7mol}{2L×1min}$=0.15mol•L^-1•min^-1，
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)，△n（X）=1.0mol-0.4mol=0.6mol，因此X的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.6mol}{1.0mol}$×100%=60%，Y的物質(zhì)的量為0.8mol，體積為2L，Y的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol•L^-1，
故答案為：3X+Y?2Z；0.15；60%；0.4；
（2）①生成O₂代表V_正，生成NO₂代表V_逆，單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO₂的同時(shí)生成2nmolNO₂，說明V_正（O₂）：V_逆（NO₂）=1：2，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
②生成O₂和生成NO都代表V_正，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，因此單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO₂的同時(shí)生成2nmolNO，不能確定反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；
③反應(yīng)體系中全部為氣體，因此混合氣體的總質(zhì)量m為定值，容器的體積為2L，因此V是定值，由ρ=$\frac{m}{V}$可知，混合氣體的密度是不隨時(shí)間變化而變化的物理量，因此混合氣體的密度不再改變不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；
④混合氣體的顏色不再改變，說明NO₂的濃度不再變化，各組分的濃度保持恒定，說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；
故答案為：①④．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，為高頻考點(diǎn)，化學(xué)方程式的確定和化學(xué)平衡狀態(tài)的判定是該題的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．