Question

某实验组为研究“不同条件”对化学平衡的影响情况，进行了如下实验：一定条件下，向一个密闭容器中加入0.30molX、0.10molY和一定量的Z三种气体，甲图表示发生反应后各物质浓度（c）随时间（t）的变化〔其中t₀～t₁阶段c(Z)未画出〕。乙图表示化学反应速率（v）随时间（t）的变化，四个阶段都只改变一种条件（催化剂、温度、浓度、压强，每次改变条件均不同），已知t₃～t₄阶段为使用催化剂。

回答下列问题：

（1）若t₁=5 min，则t₀～t₁阶段以X浓度变化表示的反应速率为v(X)=             。

（2）在t₂～t₃阶段Y的物质的量减小，则此阶段开始时v_正     v_逆（填“>”、“=”或“<”）。

（3）t₄～t₅阶段改变的条件为             ，此阶段的平衡常数K =            。

（4）t₅～t₆阶段容器内Z的物质的量共增加0.10 mol，在反应中热量变化总量为a kJ，写出该反应的热化学方程式                                           。在乙图Ⅰ～Ⅴ处平衡中，平衡常数最大的是                     。

（5）若起始实验条件不变，重新向该容器中加入0.60 mol X、0.20 mol Y和0.080 mol Z，反应至平衡状态后X的转化率=                 。

Answer

（1）0.018 mol·L—1 ·min—1

（2）＜

（3）减小压强，2.8。

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

（5）60%

【解析】

试题分析：根据图乙知t3～t4阶段和t4～t5阶段改变反应条件反应速率变化的程度相同，平衡不移动，则t3时刻改变的条件是使用催化剂，t4时刻改变的条件是减小压强，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，由图甲知X的浓度随反应的进行逐渐减小，Y的浓度随反应的进行逐渐增大，则X为反应物，Y为生成物，二者的浓度变化分别为0.09mol/L、0.06mol/L，则该反应的化学方程式为3X(g) 2Y(g)+Z(g)，Z的浓度变化为0.03mol/L。又一定条件下，向一个密闭容器中加入0.30molX、0.10molY和一定量的Z三种气体，由甲图知容器的起始容积为2L，起始加入Z的物质的量为0.04mol。

（1）根据图甲知，t0～t1阶段X浓度变化为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阶段Y的物质的量减小，平衡逆向移动，则此阶段开始时v正＜v逆。

（3）根据反应的特点和图乙知t2时刻改变的条件为增大X的浓度，t3时刻改变的条件是使用催化剂，t4时刻改变的条件是减小压强，此过程中温度不变，平衡常数不变，根据t1～t2时间段的数据计算平衡常数，K =c2(Y)c(Z)/c3(X)=（0.112×0.05）÷0.063=2.8。

（4）t5～t6阶段改变的条件为降低温度，容器内Z的物质的量共增加0.10 mol，平衡正向移动，该反应为放热反应，在反应中热量变化总量为a kJ，该反应的热化学方程式3X(g) 2Y(g)+Z(g) △H= －10a kJ/mol；对于放热反应，降低温度，化学平衡常数增大，故在乙图Ⅰ～Ⅴ处平衡中，平衡常数最大的是Ⅴ。

（5）若起始实验条件不变，重新向该容器中加入0.60 mol X、0.20 mol Y和0.080 mol Z，相当于增大压强，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，改变压强平衡不移动，反应至平衡状态后X的转化率与原平衡相同，为(0.09mol/L÷0.15mol/L)×100%=60%。

考点：考查化学反应速率、化学平衡图像分析和计算。