Question

9．某实验组为研究“不同条件”对化学平衡的影响情况，进行了如下实验：一定条件下，向一个1L密闭容器中加入等物质的量的X、Y和一定量的Z三种气体，甲图表示发生反应后各物质浓度（c）随时间（t）的变化〔其中t₀～t₁阶段c（Y）、c（Z）未画出〕．乙图表示化学反应速率（v）随时间（t）的变化，四个阶段都只改变一种条件（催化剂、温度、浓度、压强，每次改变条件均不同），已知t₃～t₄阶段为使用催化剂．
回答下列问题：

（1）若t₁=5min，则t₀～t₁阶段以Y浓度变化表示的反应速率为v（Y）=0.016mol•L^-1•min^-1．
（2）在t₂～t₃阶段Y的物质的量减小，则此阶段开始时v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）t₄～t₅阶段改变的条件为减小压强，该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{3}（Z）}{c（X）•{c}^{2}（Y）}$．
（4）t₅～t₆阶段容器内Z的物质的量共增加0.30mol，在反应中热量变化总量为a kJ，写出该反应的热化学方程式X（g）+2Y（g）?3Z（g）△H=+10a kJ/mol．在乙图Ⅰ～Ⅴ处平衡中，平衡常数最大的是V．
（5）在相同条件下，若向该容器中只加入X、Y，反应也可以达到完全相同的平衡状态，则n（x）=0.16mol，n（Y）=0.17mol达平衡时，X的转化率=31.25%．

Answer 1

分析 （1）由图象计算X的浓度变化，根据反应速率v（Y）=$\frac{△c（Y）}{△t}$计算；
（2）由图乙可知t₂时增大了某一物质的浓度，已知t₂-t₃阶段，Y的物质的量减小，则增大了X的浓度，根据平衡移动来判断正逆反应速率的关系；
（3）t₄～t₅阶段正逆反应速率减小且相等，如果是降低温度，平衡移动发生移动，则正逆反应速率不相等；根据Y、X浓度的变化判断二者计量数关系，根据t₄～t₅阶段判断化学方程式；
（4）计算生成1molZ反应的热量变化，结合方程式书写热化学方程式；降温时平衡正向移动，平衡常数增大；
（5）在相同条件下，若向该容器中只加入X、Y，反应也可以达到完全相同的平衡状态，则平衡时各物质的浓度相同．

解答 解：（1）图甲中t₀～t₁阶段Y浓度变化为0.15mol/L-0.07mol/L=0.08mol/L，X浓度变化表示的反应速率为v（Y）=$\frac{△c（Y）}{△t}$=$\frac{0.08mol/L}{5min}$=0.016 mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.016 mol•L^-1•min^-1；
（2）由图乙可知t₂时增大了某一物质的浓度，已知t₂-t₃阶段，Y的物质的量减小，则增大了X的浓度，增大X的浓度平衡向正方向移动，所以v_正大于v_逆；
故答案为：＞；
（3）t₃～t₄阶段与t₄～t₅阶段正逆反应速率都相等，而t₃～t₄阶段为使用催化剂，如果t₄～t₅阶段改变的条件为降低反应温度，平衡移动发生移动，则正逆反应速率不相等，则t₄～t₅阶段应为减小压强；反应中X的浓度变化为0.15mol/L-0.11mol/L=0.04mol/L，Y的浓度变化为0.15mol/L-0.07mol/L=0.08mol/L，反应中X与Y的计量数之比为0.04：0.08=1：2，则该反应中气体的化学计量数之和前后相等，则有：X（g）+2Y（g）?3Z（g），则该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{3}（Z）}{c（X）•{c}^{2}（Y）}$；
故答案为：减小压强；K=$\frac{{c}^{3}（Z）}{c（X）•{c}^{2}（Y）}$；
（4）t₅～t₆阶段容器内Z的物质的量共增加0.30mol，在反应中热量变化总量为a kJ，则生成3molZ，热量变化为10a kJ，由于降温Z的量增加，正反应为放热反应，
所以该反应的热化学方程式X（g）+2Y（g）?3Z（g）△H=+10a kJ/mol；降温时平衡正向移动，平衡常数增大，所以Ⅴ时平衡常数最大，
故答案为：X（g）+2Y（g）?3Z（g）△H=+10a kJ/mol；Ⅴ；
（5）在相同条件下，若向该容器中只加入X、Y，反应也可以达到完全相同的平衡状态，则平衡时各物质的浓度相同，已知平衡时c（X）=0.11mol•L^-1，c（Y）=0.07mol•L^-1，Z（g）=0.15mol•L^-1，按照方程式把Z转化为X和Y，所以c（X）=0.16mol•L^-1，c（Y）=0.17mol•L^-1，达平衡时，X的转化率=$\frac{0.16-0.11}{0.16}$×100%=31.25%；
故答案为：0.16；0.17；31.25%．

点评 本题考查了化学平衡的计算、影响化学平衡的因素等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目难道中等，注意从乙图判断各阶段的影响因素，此为解答该题的关键，易错点为各阶段影响因素．