Question

15．某溫度時，在2L密閉容器中氣態物質X和Y反應生成氣態物質Z，它們的物質的量隨時間的變化如表所示．
（1）根據表中數據，在圖1中畫出X、Y、Z的物質的量（n）隨時間（t）變化的曲線：

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）體系中發生反應的化學方程式是X（g）+2Y（g）?2Z（g）．
（3）計算該反應在0～3min時間內v（Z）=0.083mol/（L•min）（保留至小數點后三位）．
（4）該反應達到平衡時，反應物X的轉化率等于45%．
（5）該反應達到平衡時，Z的體積分數為58%（保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）由表中數據可知，X、Y為反應物，Z為生成物，1min時△n（X）=1mol-0.9mol=0.1mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，9min后各物質的物質的量不再變化，且反應物不為0，
（2）根據物質的量的變化得出反應物和生成物，再根據物質的量變化量之比等于化學計量數之比，得到化學方程式；
（3）依據化學反應速率=$\frac{△c}{△t}$，結合圖表數據計算；
（4）根據轉化率等于變化量和初始量的比值計算反應物X的轉化率；
（5）相同條件下氣體的體積之比等于物質的量之比，根據平衡時各組分的濃度計算Z的體積分數．

解答 解：（1）由表中數據可知，X、Y為反應物，Z為生成物，1min時△n（X）=1mol-0.9mol=0.1mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，所以X、Y、Z在相同時間內的變化量之比為1：2：2，9min后各物質的物質的量不再變化，平衡時X、Y、Z的物質的量分別為：0.55mol、0.1mol、0.9mol．
橫坐標為時間，從坐標為X、Z的物質的量（n），根據表中數據可畫出曲線為：，
故答案為：；
（2）由表中數據看出反應從開始到平衡，X的物質的量減小，應為反應物，0～1min物質的量變化值為1.00mol-0.90mol=0.10mol，Y的物質的量減小，應為反應物，0～1min物質的量變化值為1.00mol-0.80mol=0.20mol，Z的物質的量增多，應為是生成物，物質的量的變化值為0.20mol，9min后各物質的物質的量不再變化，且反應物不為0，故為可逆反應，根據物質的量的變化與化學計量數呈正比，則n（X）：n（Y）：n（Z）=0.10mol：0.20mol：0.20mol=1：2：2，反應方程式為：X（g）+2Y（g）?2Z（g），
故答案為：X（g）+2Y（g）?2Z（g）；
（3）0-3min內Z的物質的量變化為0.5mol，則反應在0～3min時間內v（Z）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{3min}$=0.083mol/（L•min），
故答案為：0.083mol/（L•min）；
（4）平衡時X的物質的量為0.90mol，X的初始物質的量為1.0mol，則該反應達到平衡時反應物X的轉化率為：$\frac{1.0mol-0.55mol}{1.0mol}$×100%=45%，
故答案為：45%；
（5）平衡時Z的物質的量為0.55mol，氣體總物質的量為：0.55mol+0.10mol+0.90mol=1.55mol，
相同條件下氣體體積分數等于物質的量分數，則平衡時Z的體積分數為：$\frac{0.55mol}{1.55mol}$×100%≈58%，
故答案為：58%．

點評 本題考查了化學平衡的計算，題目難度中等，明確化學平衡的特征為解答關鍵，注意掌握化學反應速率、轉化率、體積分數的概念及表達式，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．