Question

5．300℃时，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应：X（g）+Y（g）?2Z（g）△H＜0，一段时间后达到平衡．反应过程中测定的数据如下表：

t/min	2	4	7	9
n（Y）/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

回答下列问题：
（1）反应0～2min Z的平均速率v（Z）=0.004 mol/（L•min）
（2）能判断该反应已经达到平衡状态的是D
A．生成X的速率是生成Z的速率的2倍  B．容器内压强保持不变
C．容器内气体的密度保持不变           D．容器内各气体的浓度保持不变
（3）要提高上述反应的转化率，可采取的措施是降低温度（任写一种）．
（4）温度为300℃时，该反应的化学平衡常数K=1.44
（5）若起始时向该容器中充入X、Y、Z各0.20mol，则反应将向正（填“正”或“逆”）反应方向进行，达平衡时Z的体积分数与上述平衡相比不变（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）2min内Y物质的量变化为0.16mol-0.12mol=0.04mol，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（Y），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（Z）；
（2）A．生成X的速率是生成Z的速率的2倍，均为逆反应速率；
B．恒温恒容下，反应前后气体物质的量不变，容器内压强始终保持不变；
C．容器内气体的密度始终保持不变；
D．可逆反应得到平衡时各组分的浓度保持不变；
（3）正反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，可以移走Z使平衡正向移动；
（4）由表中数据可知7min时，反应到达平衡，根据平衡时Y的物质的量，计算平衡时其它组分的物质的量，由于反应气体氢气的化学计量数相等，用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（Z）}{c（X）×c（Y）}$计算；
（5）计算浓度商Qc，与平衡常数比较判断反应进行方向；等效为开始通入0.3molX、0.3molY，与原平衡中X、Y的物质的量之比均为1：1，该反应气体气体体积不变，恒温恒容下与原平衡为等效平衡，平衡时相同物质的体积分数相同．

解答 解：（1）2min内Y物质的量变化为0.16mol-0.12mol=0.04mol，则v（Y）=$\frac{\frac{0.04mol}{10L}}{2min}$=0.002 mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，v（Z）=2v（Y）=0.004 mol/（L•min），
故答案为：0.004 mol/（L•min）；
（2）A．生成X的速率是生成Z的速率的2倍，均为逆反应速率，自反应开始始终满足该关系，故A错误；
B．恒温恒容下，反应前后气体物质的量不变，容器内压强始终保持不变，故B错误；
C．混合气体总质量不变，容器容积不变，容器内气体的密度始终保持不变，故C正确；
D．容器内各气体的浓度保持不变，说明反应到达平衡，故D正确，
故选：D；
（3）正反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，可以移走Z使平衡正向移动，提供反应的转化率，
故答案为：降低温度；
（4）由表中数据可知7min时，反应到达平衡，平衡时Y的物质的量为0.1mol，则：
            X（g）+Y（g）?2Z（g）
起始量（mol）：0.16   0.16    0
变化量（mol）：0.06   0.06    0.12
平衡量（mol）：0.1    0.1     0.12
由于反应气体氢气的化学计量数相等，用物质的量代替浓度计算，平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（Z）}{c（X）×c（Y）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.1×0.1}$=1.44，
故答案为：1.44；
（5）此时浓度商Qc=$\frac{0．{2}^{2}}{0.2×0.2}$=1＜K=1.44，平衡向正反应进行；
等效为开始通入0.3molX、0.3molY，与原平衡中X、Y的物质的量之比均为1：1，该反应气体气体体积不变，恒温恒容下与原平衡为等效平衡，即达平衡时Z的体积分数与上述平衡相比保持不变，
故答案为：正；不变．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡状态判断、平衡常数等，（5）中注意平衡常数的应用、注意对等效平衡规律的理解掌握，难度中等．