Question

温度为T时，在容积固定的密闭容器中发生反应，各物质的浓度随时间变化的关系如图a所示．其他条件相同，温度分别为T₁、T₂时发生反应，Z的浓度随时间变化的关系如图b所示．下列叙述正确的是（ ）

A．该反应的正反应是放热反应
B．T时，该反应的平衡常数为
C．图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%
D．反应时各物质的反应速率关系为：2v（X）=2v（Y）=v（Z）

Answer

该反应达到平衡状态时，X浓度的变化量=（0.3-0.05）mol/L=0.25mol/L，Y浓度的变化量=（0.4-0.15）mol/L=0.25 mol/L，Z浓度的变化量=（0.5-0）mol/L=0.5mol/L，所以该反应的方程式为X（g）+Y（g）⇌2Z（g），
A．升高温度，平衡向吸热反应方向移动，根据Z浓度的变化判断温度高低；
B．平衡常数k=；
C．由图a可知，Y的起始浓度为0.4mol/L，平衡时Y的物质的量浓度为0.15mol/L，Y的浓度变化为0.25mol/L．结合转化率定义计算；
D．根据速率之比等于物质的量变化量之比进行计算判断．
【解析】
该反应达到平衡状态时，X浓度的变化量=（0.3-0.05）mol/L=0.25mol/L，Y浓度的变化量=（0.4-0.15）mol/L=0.25 mol/L，Z浓度的变化量=（0.5-0）mol/L=0.5mol/L，所以该反应的方程式为X（g）+Y（g）⇌2Z（g），
A．由图b可知，温度为T1先到达平衡，所以T1＞T2，温度越高，平衡时Z的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为吸热反应，故A错误；
B．由图a可知，温度为T达平衡时，X、Y、Z的物质的量浓度分别为0.05mol/L、0.15mol/L、0.5mol/L，反应为X（g）+Y（g）⇌2Z（g）的平衡常数k===，故B错误；
C．由图a可知，Y的起始浓度为0.4mol/L，平衡时Y的物质的量浓度为0.15mol/L，Y的浓度变化为0.25mol/L，所以Y的转化率为=62.5%，故C错误；
D．由上述分析可知反应为X（g）+Y（g）⇌2Z（g），速率之比等于物质的量变化量之比，所以反应时各物质的反应速率大小关系为：2v（X）=2v（Y）=v（Z），故D正确；
故选D．