Question

3．（1）某溫度時，2L的密閉容器中X、Y、Z=種氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖 所示．
由圖中數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X+Y=2Z（用X、Y、Z表示），反應(yīng)開始至lmin，X的平均反應(yīng)速率為0.15mol/（L．min）．若4min時反應(yīng)達到最大限度，Z的物質(zhì)的量等于0.4 mol．此時，X的轉(zhuǎn)化率為60%，Y的物質(zhì)的量濃度為0.4mol/L
（2）可逆反應(yīng)：2N0₂（g）?2N0（g）+0₂（g），在體積不變的密閉容器中反應(yīng)，達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是①④（填序號）．
①單位時間內(nèi)生成nmol0₂的同時生成2nmolN0₂
②單位時間內(nèi)生成nmol0₂的同時生成2nmolNO
③用N0₂、N0、0₂的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2：2：1的狀態(tài)
④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象知，X、Y是反應(yīng)物而Z是生成物，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，參加反應(yīng)的△n（X）=（1.0-0.4）mol=0.6mol、△n（Y）=（1.0-0.8）mol=0.2mol、△n（Z）=（0.4-0）mol=0.4mol，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化量之比等于其計量數(shù)之比，所以X、Y、Z計量數(shù)之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，據(jù)此書寫其化學(xué)方程式；
X的反應(yīng)速率=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
4min時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，Z的物質(zhì)的量為0.4mol，根據(jù)X和Z的關(guān)系式知，參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量為0.6mol，轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的物質(zhì)的量}{反應(yīng)初始物質(zhì)的量}×100%$；
根據(jù)Z和Y的關(guān)系式知，參加反應(yīng)的Y的物質(zhì)的量為0.2mol，則剩余Y的物質(zhì)的量0.8mol，Y的物質(zhì)的量濃度=$\frac{n}{V}$；
（2）反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的一系列物理量不變．

解答 解：（1）根據(jù)圖象知，X、Y是反應(yīng)物而Z是生成物，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，參加反應(yīng)的△n（X）=（1.0-0.4）mol=0.6mol、△n（Y）=（1.0-0.8）mol=0.2mol、△n（Z）=（0.4-0）mol=0.4mol，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化量之比等于其計量數(shù)之比，所以X、Y、Z計量數(shù)之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X+Y=2Z；
X的反應(yīng)速率=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1.0mol-0.7mol}{2L}}{1min}$=0.15mol/（L．min）；
4min時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，Z的物質(zhì)的量為0.4mol，根據(jù)X和Z的關(guān)系式知，參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量為0.6mol，轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的物質(zhì)的量}{反應(yīng)初始物質(zhì)的量}×100%$=$\frac{0.6mol}{1.0mol}×100%$=60%；
根據(jù)Z和Y的關(guān)系式知，參加反應(yīng)的Y的物質(zhì)的量為0.2mol，則剩余Y的物質(zhì)的量0.8mol，Y的物質(zhì)的量濃度=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，
故答案為：3X+Y=2Z；0.15mol/（L．min）；60%；0.4mol/L；
（2）反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的一系列物理量不變，
①單位時間內(nèi)生成nmol0₂的同時生成2nmolN0₂，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故正確；
②無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，都存在單位時間內(nèi)生成nmol0₂的同時生成2nmolNO，所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
③無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，都存在用N0₂、N0、0₂的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2：2：1的狀態(tài)，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)，說明二氧化氮濃度不變，則反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故正確；
⑤無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度始終不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
故選①④．

點評 本題考查圖象分析及平衡狀態(tài)判斷，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，明確物質(zhì)的量變化量與計量數(shù)關(guān)系是解本題關(guān)鍵，注意只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據(jù)，題目難度中等．