Question

3．在一体积不变的密闭容器中进行如下反应：2X（g）+Y（g）?2W（g）；反应前按n（X）：n（Y）=3：1加入反应物，反应过程中W的物质的量随时间的变化如图所示．

（1）分析曲线A和B的不同，可能是以下B原因造成的．
A．是否使用催化剂   B．反应温度不同
C．外界的压强不同   D．初始充入的反应物的物质的量不同
（2）该反应的化学平衡常数为K，比较K_500℃＞K_600℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）如果曲线B达到平衡时，体系的压强为反应前的85%，当容器的体积为1L时，计算：曲线A从开始达到平衡，X的反应速率v（X）为_0.16 mol•L^-1•s^-1．起始时加入Y的物质的量为1mol．不通过计算能否判断出X、Y转化率是否相同能（填“能”或“否”）．
（4）说明该反应已达到平衡状态的是AC．
A．v_正（W）=v_逆（W）                 B．c（X）=c（W）
C．气体的平均摩尔质量不变         D．气体的密度保持不变．

Answer 1

分析 （1）A．使用催化剂不改变平衡状态；
B．先拐先平衡，则反应温度B高，但平衡时W的物质的量较少，所以升温平衡逆向移动；
C．先拐先平衡，则反应压强B高，升压平衡正向移动，则平衡时W的物质的量较多；
D．先拐先平衡，则反应开始充入的反应物的物质的量B多，则平衡时W的物质的量也较多；
（2）由（1）得出该反应该平衡为放热反应，所以升温平衡逆向移动，据此判断K_500℃和K_600℃；
（3）根据图象曲线A从开始达到平衡，生成W为1.6mol，所以消耗X也为1.6mol，则根据的反应速率v（X）=$\frac{△c}{△t}$计算；根据如果曲线B达到平衡时，体系的压强为反应前的85%，列三段式计算起始时加入Y的物质的量；根据开始加入的n（X）：n（Y）=3：1以及按照2：1进行反应判断出X、Y转化率是否相同；
（4）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．

解答 解：（1）A．使用催化剂不改变平衡状态，故A错误；
B．先拐先平衡，则反应温度B高，但平衡时W的物质的量较少，所以升温平衡逆向移动，则该平衡为放热反应，故B正确；
C．先拐先平衡，则反应压强B高，升压平衡正向移动，则平衡时W的物质的量较多，与图象不符合，故C错误；
D．先拐先平衡，则反应开始充入的反应物的物质的量B多，则平衡时W的物质的量也较多，与图象不符合，故D错误；
故选：B；
（2）由（1）得出该反应该平衡为放热反应，所以升温平衡逆向移动，所以温度高平衡常数小，则K_500℃＞K_600℃；故答案为：＞；
（3）2X（g）+Y（g）?2W（g），设起始时加入Y的物质的量为amol，则X为3amol；
开始  3a     a       0
反应  1.2     0.6    1.2
平衡3a-1.2   a-0.6   1.2
所以反应速率v（X）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1.6}{1}}{10}$=0.16 mol•L^-1•s^-1；
$\frac{4a-0.6}{4a}$=85%，解得a=1mol，
因为n（X）：n（Y）=3：1加入反应物，反应按照2：1进行，所以转化率不相同；
故答案为：0.16 mol•L^-1•s^-1；1； 能；
（4）A．v_正（W）=v_逆（W），正逆反应速率相等，能判断平衡，故A正确；
B．c（X）=c（W）未体现正与逆的关系，故B错误；
C．反应前后质量不变，气体物质的量在变化，所以气体的平均摩尔质量不变能判断平衡，故C正确；         
D．反应前后质量不变，体积不变，气体的密度始终保持不变，故D错误；
故选AC．

点评 本题考查了化学平衡图象的分析、反应速率的计算以及平衡状态的判断，难度不大，注意计算三段式的应用．