Question

某温度下，在2L恒容的密闭容器中X、Y、Z三种物质(均为气态)间进行反应，其物质的量随时间的变化曲线如图。据图回答：

(1)该反应的化学方程式可表示为_______________________________________________。

(2)反应起始至t min(设t＝5)，X的平均反应速率是________________。

(3)在t min时，该反应达到了____________状态，下列可判断反应已达到该状态的是________(填字母，下同)。

A.X、Y、Z的反应速率相等             B.X、Y的反应速率比为2∶3

C.混合气体的密度不变                  D.生成1molZ的同时生成2molX

(4)从开始到t秒末X的转化率__________。

(5)用一定能使该反应的反应速率增大的措施有________。

A.其他条件不变，及时分离出产物        B.适当降低温度

C.其他条件不变，增大X的浓度          D.保持体积不变，充入Ar气使容器内压强增大

(6)在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应A(s)+3B(g) 3C (g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是  __________

①C的生成速率与C的分解速率相等；

②单位时间内生成a mol A,同时生成3a mol B；

③B的浓度不再变化；

④混合气体总的物质的量不再发生变化；

⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3；

⑥混合气体的密度不再变化。

Answer

2X(g)3Y(g)＋Z(g) 0.08mol·L-1·min-1 化学平衡 D 33.3% C ①③⑥

【解析】

根据图示中反应物的减少量与生成物的增加量确定化学方程式；根据所给条件中各组分的速率或浓度是否发生变化判断反应是否达到平衡状态；根据影响化学反应速率的因素判断化学反应速率的变化，据此分析。

(1) 由图象可以看出，X的物质的量逐渐减小，则X为反应物，Y、Z的物质的量逐渐增多，作为Y、Z为生成物，当反应到达t min时，∆n(X)=0.8mol，∆n (Y)=1.2mol，∆n(Z)=0.4mol，化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比，∆n(X)：∆n (Y)：∆n(Z)=2：3：1，则所以反应的化学方程式为：2X(g)3Y(g)＋Z(g)；

(2)某物质的化学反应速率等于这段时间内浓度的变化量与这段时间的比值，故X的平均反应速率v===0.08mol·L-1·min-1；

(3) t min时体系中各物质的物质的量不再发生变化，说明反应已经达到了化学平衡状态；

A选项中由于各物质的化学计量数不等，则X、Y、Z的反应速率相等不能说明是否达到平衡状态，故A错误；

B选项中由于化学反应速率之比等于化学计量数之比，但没有明确物质的生成速率还是反应速率，当X为消耗速率Y为生成速率时无论是否达到平衡状态，X、Y的反应速率比都为2：3，故B错误；

C选项中由于反应在体积不变的密闭容器中进行，反应过程中气体的体积不变，质量不变，则混合气体的密度不变，不能判断是否达到平衡状态，故C错误；

D选项中生成1mol Z的同时生成2mol X，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故D正确；

答案选D；

(4)转化率等于这段时间内反应掉的物质的物质的量与物质的总物质的量的比值，故物质X的转化率==33.3%；

(5)A选项，其他条件不变，及时分离出产物，由于反应物的浓度不发生变化，故不会增大反应速率，A错误；

B选项，适当降低温度，使单位体积内活化分子百分数降低，降低反应速率，B错误；

C选项，增大X的浓度可以增大单位体积内X的活化分子百分数，增大反应速率，C正确；

D选项，体积不变充入Ar气，单位体积内活化分子百分数不变，反应速率不变，D错误；

故选择C；

(6)①同一物质的分解速率与生成速率相同，说明正逆反应速率相同，可以说明反应达平衡状态，①正确；

②化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间生成a mol A，同时生成3a mol B，②错误；

③反应达平衡时各组分浓度不再发生变化，可以说明反达平衡状态，③正确；

④气体反应物与气体生成物的化学计量数之和相等，无论是否达到平衡状态，混合气体总的物质的量都不变，④错误；

⑤平衡时各物质的物质的量取决于起始配料比以及转化的程度，各组分物质的量的比不能作为判断是否达到平衡状态的依据，⑤错误；

⑥A为固体，混合气体的密度不变化，说明气体的总质量不变，反应达到平衡状态，⑥正确；

故选择①③⑥。