Question

15．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．
（1）根据表中数据，在图1中画出X、Y、Z的物质的量（n）随时间（t）变化的曲线：

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

（2）体系中发生反应的化学方程式是X（g）+2Y（g）?2Z（g）．
（3）计算该反应在0～3min时间内v（Z）=0.083mol/（L•min）（保留至小数点后三位）．
（4）该反应达到平衡时，反应物X的转化率等于45%．
（5）该反应达到平衡时，Z的体积分数为58%（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （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，9min后各物质的物质的量不再变化，且反应物不为0，
（2）根据物质的量的变化得出反应物和生成物，再根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比，得到化学方程式；
（3）依据化学反应速率=$\frac{△c}{△t}$，结合图表数据计算；
（4）根据转化率等于变化量和初始量的比值计算反应物X的转化率；
（5）相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比，根据平衡时各组分的浓度计算Z的体积分数．

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（g）+2Y（g）?2Z（g），
故答案为：X（g）+2Y（g）?2Z（g）；
（3）0-3min内Z的物质的量变化为0.5mol，则反应在0～3min时间内v（Z）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{3min}$=0.083mol/（L•min），
故答案为：0.083mol/（L•min）；
（4）平衡时X的物质的量为0.90mol，X的初始物质的量为1.0mol，则该反应达到平衡时反应物X的转化率为：$\frac{1.0mol-0.55mol}{1.0mol}$×100%=45%，
故答案为：45%；
（5）平衡时Z的物质的量为0.55mol，气体总物质的量为：0.55mol+0.10mol+0.90mol=1.55mol，
相同条件下气体体积分数等于物质的量分数，则平衡时Z的体积分数为：$\frac{0.55mol}{1.55mol}$×100%≈58%，
故答案为：58%．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度中等，明确化学平衡的特征为解答关键，注意掌握化学反应速率、转化率、体积分数的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．