题目内容

某温度时,在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如表所示.
t/min X/mol Y/mol Z/mol
0 1.00 1.00 0.00
1 0.90 0.80 0.20
3 0.75 0.50 0.50
5 0.65 0.30 0.70
9 0.55 0.10 0.90
10 0.55 0.10 0.90
14 0.55 0.10 0.90

(1)根据左表中数据,在图1中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线:

(2)体系中发生反应的化学方程式是
X+2Y?2Z
X+2Y?2Z

(3)列式计算该反应在0-3min时间内产物Z的平均反应速率:
0.083mol?L-1?min-1
0.083mol?L-1?min-1

(4)该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于
45%
45%

(5)如果该反应是放热反应.改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线①、②、③(如图2所示)则曲线①、②、③所对应的实验条件改变分别是:①
升高温度
升高温度
 ②
加入催化剂
加入催化剂
 ③
增大压强
增大压强
分析:(1)根据X、Z的物质的量(n)随时间(t)变化画出变化曲线;
(2)由表中数据可知,X、Y为反应物,Z为生成物,1min时△n(X)=1mol-0.9mol=0.1mol,△n(Y)=1mol-0.8mol=0.2mol,△n(Z)=0.2mol,9min后各物质的物质的量不再变化,且反应物不为0,故为可逆反应,物质的量变化量之比等于化学计量数之比,根据物质的量的变化与化学计量数呈正比书写化学方程式;
(3)依据化学反应速率=
△c
△t
,结合图表数据计算;
(4)依据图表数据分析当反应进行到9min时反应已达到平衡,转化率等于消耗量除以原来起始量;
(5)根据平衡是Z的物质的量的变化,结合反应正反应为放热反应,且为气体体积增大的反应.分析平衡的移动,进而判断改变的条件.
解答:解:(1)由表中数据可知,X、Y为反应物,Z为生成物,1min时△n(X)=1mol-0.9mol=0.1mol,△n(Y)=1mol-0.8mol=0.2mol,△n(Z)=0.2mol,所以X、Y、Z在相同时间内的变化量之比为1:2:2,9min后各物质的物质的量不再变化,平衡时X、Y、Z的物质的量分别为:0.55mol、0.1mol、0.9mol.
横坐标为时间,从坐标为X、Z的物质的量(n),根据表中数据可画出曲线为:
故答案为:
(2)由表中数据看出反应从开始到平衡,X的物质的量减小,应为反应物,0~1min物质的量变化值为1.00mol-0.90mol=0.10mol,Y的物质的量减小,应为反应物,0~1min物质的量变化值为1.00mol-0.80mol=0.20mol,Z的物质的量增多,应为是生成物,物质的量的变化值为0.20mol,9min后各物质的物质的量不再变化,且反应物不为0,故为可逆反应,根据物质的量的变化与化学计量数呈正比,则n(X):n(Y):n(Z)=0.10mol:0.20mol:0.20mol=1:2:2,反应方程式为X+2Y?2Z,
故答案为:X+2Y?2Z;
(3)0-3min内Z的反应速率=
△c
△t
=
0.5mol
2L
3min
=0.083mol?L-1?min-1,故答案为:0.083mol?L-1?min-1
(4)由图表数据可知反应到9min,反应达到平衡,反应达到平衡时反应物X的转化率α=
1mol-0.55mol
1mol
×100%=45%,故答案为:45%;
(5)该可逆反应正反应为放热反应,且为气体体积增大的反应.
由表中数据可知,平衡时Z的物质的量为0.9mol,由图2可知曲线①平衡后,Z的物质的量为0.6,Z的物质的量减小,故平衡向逆反应移动,应是升高温度;曲线②平衡后,Z的物质的量为0.9mol,Z的物质的量未变,应是使用催化剂;曲线③平衡后,Z的物质的量为0.95mol,Z的物质的量增大,应是增大压强,
故答案为:升高温度;加入催化剂;增大压强.
点评:本题考查化学平衡移动、外界条件对平衡的影响、化学平衡图象及作图能力,反应速率计算应用等,难度中等,(1)中作图注意起点、平衡时各物质的物质的量以及X、Y、Z在相同时间内的变化量关系.
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