题目内容
在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol X和1.60mol Y，发生反应：aX（g）+3Y（g）?2Z（g）经过10min反应达到平衡状态，Y的浓度为0.2mol/L，Z的物质的量分数为
．
计算并回答：
①10分钟内，Z的平均反应速率为
②计算a 的值（要求有具体过程）
③该条件下X的平衡转化率
④该条件下反应2Z（g）?aX（g）+3Y（g）的平衡常数为
⑤将体积比为 1：3的X和Y的混合气体，通入上述密闭容器中，在一定的条件下发生反应，达到化学平衡时，混合气体中X的体积分数为 w%（w＜25），则混合气体中Z的体积分数是
倍．
| 4 |
| 7 |
计算并回答：
①10分钟内，Z的平均反应速率为
0.04mol/（l?min）
0.04mol/（l?min）
②计算a 的值（要求有具体过程）
③该条件下X的平衡转化率
66.7%
66.7%
（百分数表示，保留一位小数）④该条件下反应2Z（g）?aX（g）+3Y（g）的平衡常数为
0.005mol2．L-2
0.005mol2．L-2
⑤将体积比为 1：3的X和Y的混合气体，通入上述密闭容器中，在一定的条件下发生反应，达到化学平衡时，混合气体中X的体积分数为 w%（w＜25），则混合气体中Z的体积分数是
1-4w%
1-4w%
，容器内的压强为反应前的| 25 |
| 50-w |
| 25 |
| 50-w |
分析：①结合v=
计算出Y的平均反应速率，然后根据反应速率之比等于化学计量数之比计算；
②计算出平衡时各物质的物质的量，然后根据体积分数计算出a；
③根据转化率的关系式计算；
④根据平衡常数的概念可知反应2Z（g）?aX（g）+3Y（g）的平衡常数与反应aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的平衡常数互为倒数，然后根据平衡常数的概念求出aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的平衡常数即可；
⑤体积比为 1：3的X和Y的混合气体，则
X（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始（mol） n 3n 0
反应（mol） x 3x 2x
平衡（mol） n-x 3n-3x 2x
结合体积分数的计算得到x、n的关系，然后结合压强之比等于物质的量之比计算．
| △c |
| △t |
②计算出平衡时各物质的物质的量，然后根据体积分数计算出a；
③根据转化率的关系式计算；
④根据平衡常数的概念可知反应2Z（g）?aX（g）+3Y（g）的平衡常数与反应aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的平衡常数互为倒数，然后根据平衡常数的概念求出aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的平衡常数即可；
⑤体积比为 1：3的X和Y的混合气体，则
X（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始（mol） n 3n 0
反应（mol） x 3x 2x
平衡（mol） n-x 3n-3x 2x
结合体积分数的计算得到x、n的关系，然后结合压强之比等于物质的量之比计算．
解答：解：①10min反应达到平衡状态，Y的浓度为0.2mol/L，则v（Y）=
=0.06mol/（l?min），10min内，Z的平均反应速率v（Z）=
v（Y）=
×0.06mol/l?min=0.04mol/（l?min），
故答案为：0.04mol/（l?min）；
②aX（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始（mol） 0.60 1.60 0
反应（mol） 0.4a 1.2 0.8
平衡（mol） 0.60-0.4a 0.4 0.8
Z的物质的量分数为
=
，解得a=1，
答：a 的值为1；
③该条件下X的平衡转化率为
×100%=66.7%，故答案为：66.7%；
④反应aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的平衡常数K=
=200，所以反应2Z（g）?aX（g）+3Y（g）的平衡常数为
=0.005mol2．L-2，
故答案为：0.005mol2．L-2；
⑤体积比为 1：3的X和Y的混合气体，则
X（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始（mol） n 3n 0
反应（mol） x 3x 2x
平衡（mol） n-x 3n-3x 2x
化学平衡时，混合气体中X的体积分数为 w%（w＜25），
则
=w%，解得x=
，
则混合气体中Z的体积分数为
=1-4w%，
温度、体积不变时，压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强为反应前的
=
倍，
故答案为：1-4w%；
．
| 0.8mol/L-0.2mol/L |
| 10min |
| 2 |
| 3 |
| 2 |
| 3 |
故答案为：0.04mol/（l?min）；
②aX（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始（mol） 0.60 1.60 0
反应（mol） 0.4a 1.2 0.8
平衡（mol） 0.60-0.4a 0.4 0.8
Z的物质的量分数为
| 0.8 |
| 0.8+0.4+(0.60-0.4a) |
| 4 |
| 7 |
答：a 的值为1；
③该条件下X的平衡转化率为
| 0.4×1 |
| 0.6 |
④反应aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的平衡常数K=
| (0.4mol/L)2 |
| 0.1mol/L×(0.2mol/L)3 |
| 1 |
| 200 |
故答案为：0.005mol2．L-2；
⑤体积比为 1：3的X和Y的混合气体，则
X（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始（mol） n 3n 0
反应（mol） x 3x 2x
平衡（mol） n-x 3n-3x 2x
化学平衡时，混合气体中X的体积分数为 w%（w＜25），
则
| n-x |
| 4n-2x |
| 4nw%-n |
| 2w%-1 |
则混合气体中Z的体积分数为
| 2x |
| 4n-2x |
温度、体积不变时，压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强为反应前的
| 4n-2x |
| 4n |
| 25 |
| 50-w |
故答案为：1-4w%；
| 25 |
| 50-w |
点评：本题考查化学平衡的有关计算，题目难度中等，涉及反应速率、平衡常数的计算、化学平衡三段法计算、转化率、体积分数等，综合性较强，题目中化简较复杂，在解答中也可利用具体数值代入计算．
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科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3 h）:
| T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
| NH3生成量/（10-6mol） | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
相应的热化学方程式如下：
N2（g）+3H2O（1）=2NH3（g）+
O2（g） ΔH=+765．2kJ?mol-1
回答下列问题：
（1）画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提
高其反应速率且增大NH3生成量的建议： 。
（3）工业合成氨的反应为N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）。设在容积为2.0L的密
闭容器中充入0.60mol N2（g）和1.60 mol H2（g）．反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数（NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为
。计算
① 该条件下N2的平衡转化率；
②该条件下反应2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常数。