Question

16．t℃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．

t/min	X/mol	Y/mol	Z/mol
0	2.00	4.00	0
1	1.80	3.60	0.40
3	1.65	3.30	0.70
5	1.55	3.10	0.90
14	1.00	2.00	2.00
16	1.00	2.00	2.00
20	0.50	4.24	3.00
22	0.50	4.24	3.00

（1）計算t℃時該反應平衡常數的值為K=1
（2）計算該反應在0-3min時間內產物Z的平均反應速率：0.117mol/L•min，
（3）容器內混合氣體的平均相對分子質量比起始投料時增大，（填“增大”、“減小”或“不變”）
（4）16min后，改變的條件為加入Y3.24mol，（注明物質的量）
（5）在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中Z的體積分數隨壓強的變化如圖所示，
①下列措施一定能增大該反應正反應速率的是ad，一定能使平衡向正反應方向移動的是cd．
 a．升高溫度         b．保持容器體積不變，充入惰性氣體
c．分離出Z物質     d．縮小容器體積增大壓強
②A和C點的正反應速率大小關系為v_A＜v_C  T₂溫度時，B點的正反應速率和逆反應速率大小關系為v_正=v_逆．

Answer 1

分析 （1）根據表中數據得到，反應進行到14min達到了平衡狀態；
（2）該反應在0-3min時間內產物Z的平均反應速率v=$\frac{△c}{△t}$來計算；
（3）根據混合氣體的平均相對分子質量M=$\frac{m}{n}$結合物質的量的變化來判斷變化；
（4）根據16min后，X的物質的量減小，Z的物質的量增加，Y的物質的量也增加來判斷改變的條件；
（5）①根據影響化學平衡移動和影響化學反應速率的因素來回答判斷即可；
②根據兩點上溫度和壓強關系來判斷反應速率，根據溫度的高低判斷反應的移動方向即可．

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）=2mol-1.8mol=0.2mol，△n（Y）=4mol-3.6mol=0.4mol，△n（Z）=0.4mol，14min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X+2Y?2Z，根據表中數據得到，反應進行到14min達到了平衡狀態，t℃時該反應平衡常數的值為K=$\frac{2.0{0}^{2}}{1.00×2.0{0}^{2}}$=1，故答案為：1；
（2）該反應在0-3min時間內產物Z的平均反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.7mol}{2L}}{3min}$≈0.117mol/L•min；故答案為：0.117mol/L•min；
（3）根據混合氣體的平均相對分子質量M=$\frac{m}{n}$，反應后混合氣體的物質的量減小，質量守恒，所以容器內混合氣體的平均相對分子質量比起始投料時增大了，故答案為：增大；
（4）16min后，到20min時，X的物質的量減小0.5mol，Z的物質的量增加1mol，所以Y的物質的量也會減小1mol，此時Y的物質的量是4.24mol，所以改變的條件是加入了Y，加入的物質的量是4.24mol-1mol=3.24mol，故答案為：加入Y3.24mol；
（5）①a．升高溫度一定能增大該反應正反應速率，但是無法判斷反應的移動方向；        
b．保持容器體積不變，充入惰性氣體，正反應速率不會變化，平衡不會移動；
c．分離出Z物質能減小該反應正反應速率，平衡正向移動；      
d．縮小容器體積增大壓強，一定能增大該反應正反應速率，平衡正向移動；故答案為：ad；cd；
②A和C點的溫度一樣，但是C點的壓強大，所以正反應速率大小關系為v_A＜v_C，T₂溫度時，B點的正反應速率和逆反應速率大小關系為v_正=v_逆，故答案為：＜；=．

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、轉化率的計算應用等，注意知識的遷移和應用是關鍵，難度中等．