Question

14．在10L恒容密闭容器中发生反应：X（g）+Y（g）?2Z（g）△H＜0．T℃时，各物质的物质的量与时间关系如下表：下列说法正确的是（　　）

时间/min	n（X）/mol	n（Y）/mol	n（Z）/mol
0	0.20	0.60	0
10	a1	a2	0.25
13	b1	0.45	b2
15	d1	d2	0.30

• A． 前10 min内的平均反应速率v（Y）=2.5×10^-3 mol/（L•min）
• B． 保持其它条件不变，升高温度，反应达平衡时c（X）＜5.0×10^-3 mol/L
• C． 若起始时只充入0.60 mol Z（g），反应达平衡时Z（g）的转化率为50%
• D． 若起始时充入0.60 mol X（g）、0.10 mol Y（g）和0.50 mol Z（g），达到平衡前v（正）＞v（逆）

Answer 1

分析 A．根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（Z），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（Y）；
B.13min时Y的物质的量变化量为0.6mol-0.45mol=0.15mol，则Z的物质的量变化为0.15mol×2=0.3mol，即13min时Z为0.3mol，而15min时Z的物质的量也为0.3mol，故13min时反应到达平衡，根据方程式计算参加反应X物质的量，进而计算平衡时X的浓度，正反应为放热反应，保持其它条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动；
C．由于反应前后气体化学计量数相等，利用物质的量代替浓度代入K=$\frac{{c}^{2}（Z）}{c（X）×c（Y）}$计算平衡常数，设到达平衡时参加反应Z为n mol，用三段式表示出平衡时各组分物质的量，再根据平衡常数列方程计算n的值，进而计算Z的转化率；
D．计算此时浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行方向，进而判断达到平衡前v（正）、v（逆）的相对大小．

解答 解：A．前10 min内Z的物质的量变化量为0.25mol，容器体积为10L，则v（Z）=$\frac{\frac{0.25mol}{10L}}{10min}$=0.0025mol/（L．min）=，速率之比等于其化学计量数之比，则v（Y）=$\frac{1}{2}$v（Z）=$\frac{1}{2}$×0.0025mol/（L．min）=v（Z）=0.00125mol/（L．min），故A错误；
B.13min时Y的物质的量变化量为0.6mol-0.45mol=0.15mol，则Z的物质的量变化为0.15mol×2=0.3mol，即13min时Z的物质的量为b₂=0.3mol，而15min时Z的物质的量也为0.3mol，故13min时反应到达平衡，由X（g）+Y（g）?2Z（g），可知参加反应X为0.15mol，故平衡时X的物质的量b₁=0.2mol-0.15mol=0.05mol，故平衡时c（X）=$\frac{0.05mol}{10L}$=5.0×10^-3 mol/L，正反应为放热反应，保持其它条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，X的浓度增大，即反应达平衡时c（X）＞5.0×10^-3 mol/L，故B错误；
C．由B中计算可知，平衡时X、Y、Z的物质的量分别为0.05mol、0.45mol、0.3mol，由于反应前后气体化学计量数相等，利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（Z）}{c（X）×c（Y）}$=$\frac{0．{3}^{2}}{0.05×0.45}$=4，
设到达平衡时参加反应Z为n mol，则：
          X（g）+Y（g）?2Z（g）
开始（mol）：0     0      0.6
转化（mol）：0.5n  0.5n   n
平衡（mol）：0.5n   0.5n   0.6-n
则$\frac{（0.6-n）^{2}}{0.5n×0.5n}$=4，解得n=0.3，故Z的转化率为$\frac{0.3mol}{0.6mol}$×100%=50%，故C正确；
D．此时浓度商Qc=$\frac{0．{5}^{2}}{0.6×0.1}$=$\frac{25}{6}$＞K=1，故反应向逆反应方向进行，则v（正）＜v（逆），故D错误，
故选：C．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡常数计算及应用，关键根据表中数据计算判断13min处于平衡状态，注意对平衡常数的理解与灵活应用，难度中等．