Question

某温度时，在 2 L 的密闭容器中，X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题：

 

(1)由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为__________。

(2)反应从开始至2 min，用 Z 的浓度变化表示的平均反应速率 v(Z)＝___________。

(3)_____min时， 反应达到平衡，容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时_____(填“增大”“减小”或“不变”下同)；混合气体的密度______。

(4)改变下列措施能加快反应速率的是_____(填序号，下同)。

A.恒压时充入He            B.恒容时充入He C.恒容时充入X             D.扩大容器体积        E.升高温度        F.选择高效的催化剂

(5)下列能作为判断反应达到平衡的依据的是_____。

A.体系压强不变        B. 2v(Z)_正＝3v(X)_逆          C.三种气体的总质量不变             D.X 的转化率为 30%

(6)将 a mol X 与 b mol Y 的混合气体通入 2 L 的密闭容器中并发生上述反应，反应到某时刻各物质的物质的量恰好满足：n(X)＝n(Y)＝n(Z)，则原混合气体中 a∶b＝_______。

Answer

3X+Y⇌2Z 0.05mol/（L•min） 2 增大 不变 CEF AD 5：3

【解析】

(1)由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，根据变化的物质的量之比等于系数比写出方程式；

(3)由图标拐点可以发现2min起各物质的物质的量不变，达到了平衡状态，相对分子质量和密度根据基本公式进行分析判断变化情况；

(4)考查影响速率的因素，能加快反应速率的因素如升高温度、增大浓度、使用催化剂等；

(5)平衡利用正逆反应速率相等或者变化的量不变时进行判断；

(6)利用三段式列出算式求出比例。

(1)由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=0.3mol：0.1mol：0.2mol=3：1：2，则反应的化学方程式为：3X+Y⇌2Z；

(2)在2min时间内，用Z表示反应的平均速率v(Z)====0.05mol/（L•min）；

(3)由图可知从2min起，各物质的物质的量不再发生变化，说明达到了平衡；混合气体的平均相对分子质量数值上和摩尔质量相等，M=m/n，从开始到平衡，气体总质量是守恒的，但是n是减小的，所以M会增大即平均相对分子质量增大；混合气体密度ρ=m/V，从开始到平衡，气体质量是守恒的，体积是不变的，所以密度始终不变；

(4)A.恒压时充入He，体积增大，各物质浓度减小，反应速率减小，故A不符合；

B.恒容时充入He，体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，故B不符合；

C.恒容时充入X，X的浓度增大，反应速率加快，故C符合；

D.扩大容器体积 ，体系中各物质的浓度减小，反应速率减小，D不符合；

E.升高温度，化学反应速率加快，故E符合；

F.选择高效的催化剂，反应速率加快，故F符合；

故答案为：CEF；

(5)A.在温度一定、体积一定的情况下，压强和物质的量成正比，该反应总物质的量在改变，故达到平衡之前压强在变，当体系压强不变时达到了平衡，故A符合；

B. 2v(Z)正＝3v(X)逆 ，等式中分别表示了正、逆反应速率，但比值不对，应为 3v(Z)正＝2v(X)逆 ， 故B不符合；

C.三种气体的总质量不变，在密闭容器中，遵循质量守恒定律，气体总质量始终不变，故C不符合；

D.X 的转化率为 30%，由图可知达到平衡时，△n（X）=0.3mol，转化率为0.3mol/1.0mol×100%=30%，故D符合；

故答案为：AD。

(6) 3X + Y⇌ 2Z（设Y的变化量是x）
初始量：a b 0

变化量：3x x 2x

平衡量：a-3x b-x 2x

当n (X)=n (Y)=n (Z)时，a-3x=b-x=2x，则a=5x，b=3x，所以原混合气体中a：b=5：3。