Question

某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示．

tmin	Xmol	Ymol	Zmol
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

（1）体系中发生反应的化学方程式是

X+2Y2Z

；
（2）列式计算该反应在0～3min时间内产物Z的平均反应速率：

0.083mol/（L?min）

；
（3）该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于

45%

；
（4）对于上述反应在维持其他条件不变的情况下只改变一种实验条件（温度、压强、催化剂）得到Z随时间变化的曲线1、2、3（如图所示）则曲线1、2、3所对应的实验条件改变分别是：1

升高温度

，2

加入催化剂

，3

增大压强

．该反应的△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”），判断理由是：

曲线1表示升高温度Z平衡时物质的量减小，平衡逆向移动，
因此正反应为放热反应则有△H＜0

．

Answer 1

分析：由表中数据可知，X、Y为反应物，Z为生成物，1min时△n（X）=1mol-0.9mol=0.1mol，△n（Y）=1mol-0.8mol=0.2mol，△n（Z）=0.2mol，9min后各物质的物质的量不再变化，且反应物不为0，故为可逆反应，物质的量变化量之比等于化学计量数之比，故反应方程式为X+2Y?2Z．
（1）根据物质的量的变化与化学计量数呈正比书写化学方程式；
（2）依据化学反应速率=

△c

△t

，结合图表数据计算；
（3）依据图表数据分析当反应进行到9min时反应已达到平衡，转化率等于消耗量除以原来起始量；
（4）根据平衡是Z的物质的量的变化，结合反应正反应为放热反应，且为气体体积增大的反应．分析平衡的移动，进而判断改变的条件．

解答：解：（1）由表中数据看出反应从开始到平衡，X的物质的量减小，应为反应物，0～1min物质的量变化值为1.00mol-0.90mol=0.10mol，Y的物质的量减小，应为反应物，0～1min物质的量变化值为1.00mol-0.80mol=0.20mol，Z的物质的量增多，应为是生成物，物质的量的变化值为0.20mol，9min后各物质的物质的量不再变化，且反应物不为0，故为可逆反应，根据物质的量的变化与化学计量数呈正比，则n（X）：n（Y）：n（Z）=0.10mol：0.20mol：0.20mol=1：2：2，反应方程式为X+2Y?2Z，
故答案为：X+2Y?2Z；
（2）0-3min内Z的反应速率=

△c

△t

=

0.5mol  2L

3min

=0.083mol/（L?min），故答案为：0.083mol/（L?min）；
（3）由图表数据可知反应到9min，反应达到平衡，反应达到平衡时反应物X的转化率α=

1.0mol-0.55mol

1.0mol

×100%=45%，故答案为：45%；
（4）该可逆反应正反应为放热反应，且为气体体积增大的反应．
由表中数据可知，平衡时Z的物质的量为0.9mol，由图2可知曲线①平衡后，反应到达平衡的时间变短，速率加快，说明改变的条件能加快反应速率，而且Z的物质的量为减小为0.6，Z的物质的量减小，故平衡向逆反应移动，不能是加催化剂或增大压强，只能是升高温度；曲线②平衡后，Z的物质的量为0.9mol，Z的物质的量未变，应是使用催化剂；曲线③平衡后，Z的物质的量为0.95mol，Z的物质的量增大，应是增大压强；升高温度平衡向逆反应移动，说明正反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：升高温度；加入合适催化剂；增大压强；＜；曲线1表示升高温度Z平衡时物质的量减小，平衡逆向移动，因此正反应为放热反应则有△H＜0．

点评：本题考查化学平衡移动、外界条件对平衡的影响、化学平衡图象，反应速率计算应用等，难度中等．