Question

8．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和W，它們的物質的量隨時間的變化如下表所示．

t/min	X/mol	Y/mol	Z/mol	W/mol
0	2.00	1.00	0.00	0.00
1	1.80	0.80	0.20	0.10
3	1.50	0.50	0.50	0.25
5	1.30	0.30	0.70	0.35
9	1.10	0.10	0.90	0.45
10	1.10	0.10	0.90	0.45
14	1.10	0.10	0.90	0.45

（1）體系中發生反應的化學方程式是2X+2Y?2Z+W；
（2）列式計算該反應在0～3min時間內產物W的平均反應速率：0.042 mol/（L•min）；
（3）該反應達到平衡時反應物Y的轉化率α等于90%；
（4）如果該反應是放熱反應．改變實驗條件（溫度、壓強、催化劑）得到Z隨時間變化的曲線①、②、③（如圖所示）則曲線①、②、③所對應改變的實驗條件分別是：①升高溫度；②加入催化劑；③增大壓強．

Answer 1

分析 由表中數據可知，X、Y為反應物，Z、W為生成物，1min時△n（X）=2mol-1.8mol=0.2mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，△n（w）=0.1mol，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，物質的量變化量之比等于化學計量數之比，故反應方程式為2X+2Y?2Z+W．
（1）根據物質的量的變化與化學計量數呈正比書寫化學方程式；
（2）依據化學反應速率=$\frac{△c}{△t}$，結合圖表數據計算；
（3）依據圖表數據分析當反應進行到9min時反應已達到平衡，轉化率等于消耗量除以原來起始量；
（4）根據平衡是Z的物質的量的變化，結合反應正反應為放熱反應，且為氣體體積增大的反應．分析平衡的移動，進而判斷改變的條件．

解答 解：由表中數據可知，X、Y為反應物，Z、W為生成物，1min時△n（X）=2mol-1.8mol=0.2mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，△n（w）=0.1mol，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，物質的量變化量之比等于化學計量數之比，故反應方程式為2X+2Y?2Z+W．（1）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1min時△n（X）=2mol-1.8mol=0.2mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，△n（w）=0.1mol，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）：n（w）=0.20mol：0.20mol：0.20mol：：0.1mol=2：2：2：1，反應方程式為2X+2Y?2Z+W，
故答案為：2X+2Y?2Z+W；
（2）0-3min內w的反應速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.25mol}{2L}}{3min}$=0.042mol/（L•min），
故答案為：0.042mol/（L•min）；
（3）由圖表數據可知反應到9min，反應達到平衡，反應達到平衡時反應物Y的轉化率α=$\frac{1.0mol-0.10mol}{1.0mol}$×100%=90%，
故答案為：90%；
（4）該可逆反應正反應為放熱反應，且為氣體體積減小的反應．
由表中數據可知，平衡時Z的物質的量為0.9mol，由圖可知曲線①平衡后，反應到達平衡的時間變短，速率加快，說明改變的條件能加快反應速率，而且Z的物質的量為減小為0.6，Z的物質的量減小，故平衡向逆反應移動，不能是加催化劑或增大壓強，只能是升高溫度；曲線②平衡后，Z的物質的量為0.9mol，Z的物質的量未變，應是使用催化劑；曲線③平衡后，Z的物質的量為0.95mol，Z的物質的量增大，應是增大壓強，
故答案為：升高溫度；加入催化劑；增大壓強．

點評 本題考查化學平衡移動、外界條件對平衡的影響、化學平衡圖象，反應速率計算應用等，難度中等．