Question

9．某實(shí)驗(yàn)組為研究“不同條件”對化學(xué)平衡的影響情況，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：一定條件下，向一個(gè)1L密閉容器中加入等物質(zhì)的量的X、Y和一定量的Z三種氣體，甲圖表示發(fā)生反應(yīng)后各物質(zhì)濃度（c）隨時(shí)間（t）的變化〔其中t₀～t₁階段c（Y）、c（Z）未畫出〕．乙圖表示化學(xué)反應(yīng)速率（v）隨時(shí)間（t）的變化，四個(gè)階段都只改變一種條件（催化劑、溫度、濃度、壓強(qiáng)，每次改變條件均不同），已知t₃～t₄階段為使用催化劑．
回答下列問題：

（1）若t₁=5min，則t₀～t₁階段以Y濃度變化表示的反應(yīng)速率為v（Y）=0.016mol•L^-1•min^-1．
（2）在t₂～t₃階段Y的物質(zhì)的量減小，則此階段開始時(shí)v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）t₄～t₅階段改變的條件為減小壓強(qiáng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{3}（Z）}{c（X）•{c}^{2}（Y）}$．
（4）t₅～t₆階段容器內(nèi)Z的物質(zhì)的量共增加0.30mol，在反應(yīng)中熱量變化總量為a kJ，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式X（g）+2Y（g）?3Z（g）△H=+10a kJ/mol．在乙圖Ⅰ～Ⅴ處平衡中，平衡常數(shù)最大的是V．
（5）在相同條件下，若向該容器中只加入X、Y，反應(yīng)也可以達(dá)到完全相同的平衡狀態(tài)，則n（x）=0.16mol，n（Y）=0.17mol達(dá)平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率=31.25%．

Answer 1

分析 （1）由圖象計(jì)算X的濃度變化，根據(jù)反應(yīng)速率v（Y）=$\frac{△c（Y）}{△t}$計(jì)算；
（2）由圖乙可知t₂時(shí)增大了某一物質(zhì)的濃度，已知t₂-t₃階段，Y的物質(zhì)的量減小，則增大了X的濃度，根據(jù)平衡移動(dòng)來判斷正逆反應(yīng)速率的關(guān)系；
（3）t₄～t₅階段正逆反應(yīng)速率減小且相等，如果是降低溫度，平衡移動(dòng)發(fā)生移動(dòng)，則正逆反應(yīng)速率不相等；根據(jù)Y、X濃度的變化判斷二者計(jì)量數(shù)關(guān)系，根據(jù)t₄～t₅階段判斷化學(xué)方程式；
（4）計(jì)算生成1molZ反應(yīng)的熱量變化，結(jié)合方程式書寫熱化學(xué)方程式；降溫時(shí)平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；
（5）在相同條件下，若向該容器中只加入X、Y，反應(yīng)也可以達(dá)到完全相同的平衡狀態(tài)，則平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度相同．

解答 解：（1）圖甲中t₀～t₁階段Y濃度變化為0.15mol/L-0.07mol/L=0.08mol/L，X濃度變化表示的反應(yīng)速率為v（Y）=$\frac{△c（Y）}{△t}$=$\frac{0.08mol/L}{5min}$=0.016 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.016 mol•L^-1•min^-1；
（2）由圖乙可知t₂時(shí)增大了某一物質(zhì)的濃度，已知t₂-t₃階段，Y的物質(zhì)的量減小，則增大了X的濃度，增大X的濃度平衡向正方向移動(dòng)，所以v_正大于v_逆；
故答案為：＞；
（3）t₃～t₄階段與t₄～t₅階段正逆反應(yīng)速率都相等，而t₃～t₄階段為使用催化劑，如果t₄～t₅階段改變的條件為降低反應(yīng)溫度，平衡移動(dòng)發(fā)生移動(dòng)，則正逆反應(yīng)速率不相等，則t₄～t₅階段應(yīng)為減小壓強(qiáng)；反應(yīng)中X的濃度變化為0.15mol/L-0.11mol/L=0.04mol/L，Y的濃度變化為0.15mol/L-0.07mol/L=0.08mol/L，反應(yīng)中X與Y的計(jì)量數(shù)之比為0.04：0.08=1：2，則該反應(yīng)中氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和前后相等，則有：X（g）+2Y（g）?3Z（g），則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{3}（Z）}{c（X）•{c}^{2}（Y）}$；
故答案為：減小壓強(qiáng)；K=$\frac{{c}^{3}（Z）}{c（X）•{c}^{2}（Y）}$；
（4）t₅～t₆階段容器內(nèi)Z的物質(zhì)的量共增加0.30mol，在反應(yīng)中熱量變化總量為a kJ，則生成3molZ，熱量變化為10a kJ，由于降溫Z的量增加，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式X（g）+2Y（g）?3Z（g）△H=+10a kJ/mol；降溫時(shí)平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，所以Ⅴ時(shí)平衡常數(shù)最大，
故答案為：X（g）+2Y（g）?3Z（g）△H=+10a kJ/mol；Ⅴ；
（5）在相同條件下，若向該容器中只加入X、Y，反應(yīng)也可以達(dá)到完全相同的平衡狀態(tài)，則平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度相同，已知平衡時(shí)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轉(zhuǎn)化為X和Y，所以c（X）=0.16mol•L^-1，c（Y）=0.17mol•L^-1，達(dá)平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.16-0.11}{0.16}$×100%=31.25%；
故答案為：0.16；0.17；31.25%．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，題目難道中等，注意從乙圖判斷各階段的影響因素，此為解答該題的關(guān)鍵，易錯(cuò)點(diǎn)為各階段影響因素．