Question

8．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和W，它们的物质的量随时间的变化如下表所示．

t/min	X/mol	Y/mol	Z/mol	W/mol
0	2.00	1.00	0.00	0.00
1	1.80	0.80	0.20	0.10
3	1.50	0.50	0.50	0.25
5	1.30	0.30	0.70	0.35
9	1.10	0.10	0.90	0.45
10	1.10	0.10	0.90	0.45
14	1.10	0.10	0.90	0.45

（1）体系中发生反应的化学方程式是2X+2Y?2Z+W；
（2）列式计算该反应在0～3min时间内产物W的平均反应速率：0.042 mol/（L•min）；
（3）该反应达到平衡时反应物Y的转化率α等于90%；
（4）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（如图所示）则曲线①、②、③所对应改变的实验条件分别是：①升高温度；②加入催化剂；③增大压强．

Answer 1

分析 由表中数据可知，X、Y为反应物，Z、W为生成物，1min时△n（X）=2mol-1.8mol=0.2mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，△n（w）=0.1mol，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，故反应方程式为2X+2Y?2Z+W．
（1）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；
（2）依据化学反应速率=$\frac{△c}{△t}$，结合图表数据计算；
（3）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；
（4）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：由表中数据可知，X、Y为反应物，Z、W为生成物，1min时△n（X）=2mol-1.8mol=0.2mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，△n（w）=0.1mol，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，故反应方程式为2X+2Y?2Z+W．（1）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1min时△n（X）=2mol-1.8mol=0.2mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，△n（w）=0.1mol，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）：n（w）=0.20mol：0.20mol：0.20mol：：0.1mol=2：2：2：1，反应方程式为2X+2Y?2Z+W，
故答案为：2X+2Y?2Z+W；
（2）0-3min内w的反应速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.25mol}{2L}}{3min}$=0.042mol/（L•min），
故答案为：0.042mol/（L•min）；
（3）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Y的转化率α=$\frac{1.0mol-0.10mol}{1.0mol}$×100%=90%，
故答案为：90%；
（4）该可逆反应正反应为放热反应，且为气体体积减小的反应．
由表中数据可知，平衡时Z的物质的量为0.9mol，由图可知曲线①平衡后，反应到达平衡的时间变短，速率加快，说明改变的条件能加快反应速率，而且Z的物质的量为减小为0.6，Z的物质的量减小，故平衡向逆反应移动，不能是加催化剂或增大压强，只能是升高温度；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，反应速率计算应用等，难度中等．