Question

10．T℃時在2L密閉容器中使X（g）與Y（g）發生反應生成Z（g）．反應過程中X、Y、Z的物質的量變化如圖1所示，3分鐘時達到平衡；若保持其他條件不變，溫度分別為T₁和T₂時，Y的體積百分含量與時間的關系如圖2所示．

（1）容器中發生的反應可表示為3X（g）+Y（g）?2Z（g）
（2）該反應的△H＞0（填”＞“，”＜“或”=“）；判斷的理由是升高溫度，Y的含量降低，說明升高溫度，平衡正向移動，正反應是吸熱反應．
（3）反應進行的前3 min內，用X表示的反應速率 v（X）=0.1mol/（L•min）．
（4）保持其他條件不變，升高溫度，該反應的化學平衡K將變大（填“變大”、”減小“或“不變”）
（5）①若改變反應條件，使反應進程如圖3所示，則改變的條件是催化劑．
②一定條件下的密閉容器中，該反應達到平衡，要提高氣體Y的轉化率，可以采取的措施是a（填字母代號）．
a．高溫高壓    b．加入催化劑    c．減少X的濃度    d．增加氣體Y的濃度．

Answer 1

分析 （1）根據圖示1可知：X、Y是反應物，Z是生成物，它們的物質的量的比等于3：2：1，由于最終各種物質都存在，所以該反應是可逆反應．故容器中發生的反應可表示為：3X（g）+Y（g）?2Z（g）；
（2）由圖2可知，溫度T₂到達平衡需要的時間較短，故T₂＞T₁，溫度越高Y的含量降低，升高溫度平衡向正反應方向移動；
（3）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算出反應進行前3min內，用X表示的反應速率v（X）；
（4）正反應是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，該反應的化學平衡K將增大；
（5）①圖3與圖1相比，平衡時各組分的物質的量不變，到達平衡時間縮短，說明改變條件，增大反應速率，平衡不移動，該反應正反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向正反應移動，不可能是增大壓強，故改變條件是使用催化劑；
②a．高溫高壓，平衡向正向移動，氣體Y的轉化率增大；
b．加入催化劑，平衡不移動；
c．減少X的濃度，平衡向逆方向移動，氣體Y的轉化率減小；
d．增加氣體Y的濃度，雖然平衡向正向移動，但氣體Y的轉化率減小．

解答 解：（1）由圖1知，X的物質的量減少量為：（2.0-1.4）mol=0.6mol，Y的物質的量減少量為：（1.6-1.4）mol=0.2mol，X、Y為反應物；Z的物質的量增加量為：（0.8-0.4）mol=0.4mol，Z為生成物，同一化學反應同一時間段內，反應物減少的物質的量和生成物增加的物質的量之比等于其計量數之比，所以X、Y、Z的計量數之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，所以反應可表示為：3X（g）+Y（g）?2Z（g），故答案為：3X（g）+Y（g）?2Z（g）；
（2）T₂先拐溫度高，升高溫度Y的百分含量減小，平衡正向移動，正反應是吸熱反應，故答案為：＞；升高溫度，Y的含量降低，說明升高溫度，平衡正向移動，正反應是吸熱反應；
（3）反應進行前3min內，用X表示的反應速率為：v（X）=$\frac{\frac{2.0-1.4}{2}}{3}$=0.1mol/（L•min），故答案為：0.1mol/（L•min）；
（4）正反應是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，該反應的化學平衡K將增大，故答案為：變大；
（5）①由圖3可知：各種物質在2min時就達到了平衡，但是物質的平衡濃度不變，所以平衡未發生移動，因為該反應是反應前后氣體體積不等的可逆反應，則改變的條件是使用催化劑，故答案為：催化劑；
②a．高溫高壓，平衡向正向移動，氣體Y的轉化率增大，故正確；
b．加入催化劑，平衡不移動，故錯誤；
c．減少X的濃度，平衡向逆方向移動，氣體Y的轉化率減小，故錯誤；
d．增加氣體Y的濃度，雖然平衡向正向移動，但氣體Y的轉化率減小，故錯誤；
故選：a．

點評 本題考查了化學平衡的圖象及化學反應速率的計算、化學平衡的影響、平衡移動原理等，題目難度中等，根據圖象正確分析曲線變化特點是解答本題的關鍵，結合平衡移動原理進行解答．