21．(8分)(2009·全国卷Ⅱ)某温度时，在2 L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)根据下表中数据，在下图中画出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____________________________________；
(3)列式计算该反应在0-3 min时间内产物Z的平均反应速率：________；
(4)该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于________；
(5)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(如下图所示)则曲线1、2、3所对应的实验条件改变分别是：
1________，2________，3________.
解析：(2)由表中数据可知X、Y、Z是以1∶2∶2的比例进行反应的，且9 min以后各物质的物质的量不发生变化也均不为零，则该反应是可逆反应，反应方程式为：
X+2Y
2Z.
(3)v(Z)＝＝＝0.083 mol/(L·min)．
(4)α(X)＝×100%＝×100%＝45%.
(5)对比曲线1和表中数据可知：曲线1达到平衡所用时间短(2 min)，且生成的Z较少，即相对原平衡来说是增大了反应速率且平衡向逆向移动，故曲线1改变的条件是升高了温度．对比曲线2和表中数据可知：曲线2达到平衡所用时间短(1 min)，但生成Z的量不变，即加快了反应速率但平衡没有移动，故曲线2改变的条件是加入了催化剂．对比曲线3和表中数据可知：曲线3达到平衡所用时间短(7 min)，且平衡时生成Z的量增多(0.95 mol)，即加快了反应速率且平衡向正向移动，故曲线3改变的条件是增大压强．
答案：(1)
(2)X+2Y2Z (3)＝0.083 mol/(L·min)
(4)45% (5)升高温度 加入催化剂 增大压强
20．(9分)(2009·烟台模拟)向一体积不变的密闭容器中加入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图一所示．图二为t2时刻后改变反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件．已知t3-t4阶段使用了催化剂；图一中t0-t1阶段c(B)未画出．
(1)若t1＝15 min，则t0-t1阶段以C浓度变化表示的反应速率为v(C)＝________.
(2)t4-t5阶段改变的条件为________，B的起始物质的量为________．各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：
|
t1-t2 |
t2-t3 |
t3-t4 |
t4-t5 |
t5-t6 |
|
K1 |
K2 |
K3 |
K4 |
K5 |
则K1＝________(保留两位小数)，K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为________(用“＞”、“＜”或“＝”连接)．
(3)t5-t6阶段保持容器内温度不变，若A的物质的量共变化了0.01 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，写出此温度下该反应的热化学方程式：__________________________.
(4)在相同条件下，若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要达到t1时刻同样的平衡，a、b、c要满足的条件为______________．
解析：(1)利用公式求解，
v(C)＝＝0.02 mol/(L·min)．
(2)t2-t3过程是增加了一种反应物的浓度；t3-t4是加入了催化剂；t4-t5平衡没有移动，只能是减小了压强，由此推断反应前后气体的体积不变，根据速率之比等于化学方程式中各物质的计算数之比得反应方程式2A+B3C，又可推知，Δc(B)＝0.1 mol/L，B的起始浓度c(B)＝0.5 mol/L，则n(B)＝c(B)·V＝0.5 mol/L·2 L＝1 mol，K1＝＝＝0.84；t5-t6过程中升高温度时，正反应速率和逆反应速率都增大．所以，K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为K1＝K2＝K3＝K4＜K5，前四个过程温度不变平衡常数也不变，升温平衡右移，故而平衡常数变大．
(3)书写热化学方程式时要注意化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，ΔH也要加倍．
(4)此时的平衡和t1时刻的平衡是同一个平衡，t1时刻若是全转化为反应物，则A、B、C的物质的量分别是2.4 mol、1.2 mol、0 mol现作同样转化
2A + B3C
开始(mol) a b c
相当于(mol) a+c b+ 0
则a+c＝2.4，b+＝1.2.
答案：(1)0.02 mol/(L·min) (2)减小压强 1.0 mol
18．(9分)在100℃时，将0.100 mol的四氧化二氮气体充入1 L恒容抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据：
|
时间(s) |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
|
c(N2O4)/mol/L |
0.100 |
c1 |
0.050 |
c3 |
c4 |
|
c(NO2)/mol/L |
0.000 |
0.060 |
c2 |
0.120 |
0.120 |
(1)该反应的平衡常数表达式为______________________；从表中数据分析：c1________c2；c3________c4(填“＞”、“＜”或“＝”)．
(2)在下图中画出并标明此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线．
(3)在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为________mol/(L·s)．
(4)达平衡后下列条件的改变可使NO2气体浓度增大的是________．
A．增大容器的容积 B．再充入一定量的N2O4
C．分离出一定量的NO2 D．再充入一定量的He
(5)若起始时充入NO2气体0.080 mol，则达到平衡时NO2气体的转化率为________．
解析：(1)该反应的化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g)，其平衡常数表达式为K＝；由表中数据可求得c1＝0.070 mol/L，c2＝0.100 mol/L，c1＜c2，反应至60 s时已达到化学平衡状态，因此c3＝c4.
(3)由表中信息得从反应开始至达到化学平衡时NO2的反应速率为＝0.002 mol/(L·s)，v(N2O4)＝v(NO2)/2＝0.001 mol/(L·s)．
(4)增大容器的容积不管平衡如何移动，反应物和生成物的浓度均减小，A错误．平衡后再充入一定量的N2O4，平衡正向移动，NO2的浓度增大，B正确．分离出一定量的NO2，虽然平衡正向移动，但NO2气体的浓度减小，C错误．在容器容积不变的情况下再充入稀有气体He，反应物和生成物的浓度均不变，化学平衡不移动，NO2气体的浓度不变，D错误．
(5)在题设条件下反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数K＝＝＝0.36，现充入NO2气体0.080 mol，相当于0.040 mol N2O4，设达平衡时转化了x mol/L的N2O4，则有K＝＝＝0.36，解得x＝0.030，即达到平衡时混合气体中有0.060 mol NO2和0.010 mol N2O4，即NO2的转化率为25%.
答案：(1)K＝ ＜ ＝
(2)
(3)0.001 (4)B (5)25%