Question

17．T℃時(shí)在2L的密閉容器中X（g）與Y（g）發(fā)生反應(yīng)生成Z（g）．反應(yīng)過程中X、Y、Z的濃度變化如圖（1）所示

（1）容器中發(fā)生的可逆反應(yīng)的反應(yīng)方程式為3X+Y═2Z；
（2）反應(yīng)進(jìn)行的前3min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率v（X）=0.1mol•（L•min）^-1；
（3）該可逆反應(yīng)T℃時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)K≈0.67（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）；
若在3min到達(dá)平衡后的某一時(shí)刻再分別加入0.6mol Y及0.4molZ（維持體積、溫度不變），則平衡將往逆向移動(dòng)；
（4）若維持T℃溫度不變且保持壓強(qiáng)不變，在體積可變的彈性容器中起始時(shí)只充入a mol X和 b mol Y，若要保證達(dá)到平衡時(shí)與圖（1）中X、Y、Z各物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)相同，則a、b需滿足$\frac{a}$=$\frac{13}{9}$；
（5）若改變反應(yīng)條件，使反應(yīng)進(jìn)程如圖（2）所示，則改變的條件是加入催化劑．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖知，隨著反應(yīng)進(jìn)行，X、Y的物質(zhì)的量減小而生成物物質(zhì)的量增大，則X、Y是反應(yīng)物而Z是生成物，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，△n（X）=（2.0-1.4）mol=0.6mol，△n（Y）=（1.6-1.4）mol=0.2mol，△n（Z）=（0.8-0.4）mol=0.4mol，同一化學(xué)反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于其計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此確定化學(xué)式；
（2）用X表示的反應(yīng)速率v（X）=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{3min}$；
（3）化學(xué)平衡時(shí)，c（X）=$\frac{1.4mol}{2L}$=0.7mol/L、c（Y）=$\frac{1.4mol}{2L}$=0.7mol/L、c（Z）=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.4×0.4}{0．{7}^{3}×0.7}$；
加入Y、Z后容器中c（X）=0.7mol/L、c（Y）=$\frac{1.4+0.6}{2}$mol/L=1mol/L、c（Z）=$\frac{0.8+0.4}{2}$mol/L=0.6mol/L，濃度商=$\frac{0.6×0.6}{0．{7}^{3}×1}$，根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)K之間的相對(duì)大小判斷平衡移動(dòng)方向；
（4）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，與圖（1）中X、Y、Z各物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)相同，設(shè)參加反應(yīng)的Y的物質(zhì)的量為xmol，
3X+Y═2Z
amol bmol 0
3xmolxmol 2xmol
（a-3x）mol （b-x）mol 2x
圖（1）平衡時(shí)X、Y的物質(zhì)的量相等，所以其體積分?jǐn)?shù)相等，則（a-3x）mol=（b-x）mol，x=$\frac{a-b}{2}$，
圖（1）中平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{0.8mol}{（1.4+1.4+0.8）mol}$=$\frac{2}{9}$，
則$\frac{2x}{（a-3x）+（b-x）+2x}$=$\frac{2}{9}$，據(jù)此計(jì)算a、b關(guān)系式；
（5）根據(jù)圖2知，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量與圖（1）相同，但反應(yīng)時(shí)間縮短，說明改變條件時(shí)增大反應(yīng)速率但不影響平衡移動(dòng)．

解答 解：（1）根據(jù)圖知，隨著反應(yīng)進(jìn)行，X、Y的物質(zhì)的量減小而生成物物質(zhì)的量增大，則X、Y是反應(yīng)物而Z是生成物，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，△n（X）=（2.0-1.4）mol=0.6mol，△n（Y）=（1.6-1.4）mol=0.2mol，△n（Z）=（0.8-0.4）mol=0.4mol，同一化學(xué)反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于其計(jì)量數(shù)之比，則X、Y、Z的計(jì)量數(shù)之比為0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，則該反應(yīng)方程式為3X+Y═2Z，
故答案為：3X+Y═2Z；
（2）用X表示的反應(yīng)速率v（X）=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{3min}$=0.1mol•（L•min）^-1，故答案為：0.1；
（33）化學(xué)平衡時(shí)，c（X）=$\frac{1.4mol}{2L}$=0.7mol/L、c（Y）=$\frac{1.4mol}{2L}$=0.7mol/L、c（Z）=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.4×0.4}{0．{7}^{3}×0.7}$≈0.67；
加入Y、Z后容器中c（X）=0.7mol/L、c（Y）=$\frac{1.4+0.6}{2}$mol/L=1mol/L、c（Z）=$\frac{0.8+0.4}{2}$mol/L=0.6mol/L，濃度商=$\frac{0.6×0.6}{0．{7}^{3}×1}$=1.05＞0.67，則該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
故答案為：0.67；逆向；
（4）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，與圖（1）中X、Y、Z各物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)相同，設(shè)參加反應(yīng)的Y的物質(zhì)的量為xmol，
3X+Y═2Z
amol bmol 0
3xmolxmol 2xmol
（a-3x）mol （b-x）mol 2x
圖（1）平衡時(shí)X、Y的物質(zhì)的量相等，所以其體積分?jǐn)?shù)相等，則（a-3x）mol=（b-x）mol，x=$\frac{a-b}{2}$，
圖（1）中平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{0.8mol}{（1.4+1.4+0.8）mol}$=$\frac{2}{9}$，
則$\frac{2x}{（a-3x）+（b-x）+2x}$=$\frac{2}{9}$，a、b關(guān)系式為$\frac{a}$=$\frac{13}{9}$，
故答案為：$\frac{a}$=$\frac{13}{9}$；
（5）根據(jù)圖2知，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量與圖（1）相同，但反應(yīng)時(shí)間縮短，說明改變條件時(shí)增大反應(yīng)速率但不影響平衡移動(dòng)，催化劑能同等程度的改變正逆反應(yīng)速率但不影響平衡移動(dòng)，所以改變的體積是加入催化劑，故答案為：催化劑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難點(diǎn)是等效平衡的有關(guān)計(jì)算，要充分利用體積分?jǐn)?shù)相等進(jìn)行計(jì)算，注意催化劑只改變反應(yīng)速率但不影響平衡移動(dòng)，為易錯(cuò)點(diǎn)．