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．
（1）根据下表中数据，在画出X、Y、Z的物质的量（n）随时间（t）变化的曲线：

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
14	0.55	0.10	0.90

（2）体系中发生反应的化学方程式是

 

；
（3）列式计算该反应在0-3min时间内产物Z的平均反应速率：

 

；
（4）列式计算该反应在0-5min时间内反应物Y的转化率：

 

；
（5）该反应达到平衡时反应物X的转化率等于

 

；达到平衡时Z的产率等于

 

；达到平衡时Y的体积分数等于

 

（6）如果该反应是放热反应．改变实验条件（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：曲线1

 

  曲线2

 

  曲线3

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学平衡专题

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+2Y2Z．
（1）根据X、Z的物质的量（n）随时间（t）变化画出变化曲线；
（2）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；
（3）根据v=

△c

△t

计算Z的反应速率；
（4）根据转化率=

转化了的物质的量

起始总物质的量

×100%计算Y的转化率；
（5）根据转化率=

转化了的物质的量

起始总物质的量

×100%计算平衡时X的转化率，根据产率=

实际产量

理论产量

×100%计算平衡时Z的产率，平衡时Y的体积分数=

平衡时Y的物质的量

平衡时体系气体总物质的量

×100%计算Y的体积分数；
（6）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，所以X、Y、Z在相同时间内的变化量之比为1：2：2，9min后各物质的物质的量不再变化，平衡时X、Y、Z的物质的量分别为：0.55mol、0.1mol、0.9mol．
横坐标为时间，从坐标为X、Z的物质的量（n），根据表中数据可画出曲线为：，
故答案为：；
（2）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+2Y2Z，
故答案为：X+2Y2Z；
（3）在0-3min时，△n（Z）=0.5mol，所以v（Z）=

0.5mol 2L

3min

=0.083mol/（L?min），
故答案为：0.083mol/（L?min）；
（4）在0-5min时，△n（Y）=0.7mol，所以Y的转化率=

0.7

1.0

×100%=70%，
故答案为：70%；
（5）该反应达到平衡时，△n（X）=1mol-0.55mol=0.45mol，n（Y）=0.1mol，n（Z）=0.9mol，所以X的转化率=

0.45

1.0

×100%=45%，假设反应完全正向进行，根据表中数据和方程式可知，生成Z的物质的量为1.0mol，所以Z的产率=

0.9

1.0

×100%=90%，平衡时混合体系的气体总物质的量为0.55mol+0.1mol+0.9mol=1.55mol，所以Y的体积分数=

0.1

1.55

×100%=6.5%，
故答案为：45%；90%；6.5%；
（6）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，Z的物质的量为0.6，Z的物质的量减小，故平衡向逆反应移动，应是升高温度；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，
故答案为：升高温度；加入催化剂；增大压强．

点评：本题考查化学平衡移动、外界条件对平衡的影响、化学平衡图象及作图能力等，难度中等，（1）中作图注意起点、平衡时各物质的物质的量以及X、Y、Z在相同时间内的变化量关系．