Question

已知：在某溫度下，存在可逆反應(yīng)X（g）+Y（g）?2Z（g）．在該溫度下，向容積為2L的恒容密閉容器中加入2mol X和2mol Y，在1min時(shí)達(dá)到平衡，混合氣體中Z的體積分?jǐn)?shù)[Χ（Z）]隨時(shí)間（t）變化曲線(xiàn)如圖所示，在2min時(shí)再向此容器中加入2mol Z，在3min時(shí)反應(yīng)重新達(dá)到平衡至4min．

求：（1）該反應(yīng)在前1min內(nèi)用X表示的平均速率．
（2）該溫度下的平衡常數(shù)．
（3）請(qǐng)?jiān)趫D中將0～4min的變化曲線(xiàn)圖補(bǔ)充完整．（必須注明圖中縱坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)數(shù)值）

Answer 1

分析：（1）由圖可知，1min到達(dá)平衡時(shí)Z的為50%，由方程式可知，反應(yīng)前后氣體總的物質(zhì)的量不變，計(jì)算平衡時(shí)Z的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算參加反應(yīng)A的物質(zhì)的量，根據(jù)v=

△n V

△t

計(jì)算v（A）；
（2）利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，由于反應(yīng)前后氣體總的物質(zhì)的量不變，利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（3）在2min時(shí)再向此容器中加入2mol Z，計(jì)算瞬間Z的體積分?jǐn)?shù)，在3min時(shí)反應(yīng)重新達(dá)到平衡，等效為壓強(qiáng)增大，平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)與2min平衡的體積分?jǐn)?shù)相同，據(jù)此畫(huà)出圖象．

解答：解：（1）由圖可知，1min到達(dá)平衡時(shí)Z的為50%，由方程式可知，反應(yīng)前后氣體總的物質(zhì)的量不變，平衡時(shí)Z的物質(zhì)的量=（2mol+2mol）×50%=2mol，故參加反應(yīng)的A的物質(zhì)的量=2mol×

1

2

=1mol，故v（A）=

1mol 2L

1min

=0.5mol/（L．min），
答：該反應(yīng)在前1min內(nèi)用X表示的平均速率為：0.5mol/（L．min）．
（2）平衡時(shí)Z的物質(zhì)的量=（2mol+2mol）×50%=2mol，則：
           X（g）+Y（g）?2Z（g）
開(kāi)始（mol）：2      2        0
變化（mol）：1       1        2
平衡（mol）：1       1        2
由于反應(yīng)前后氣體總的物質(zhì)的量不變，利用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故平衡常數(shù)k=

22

1×1

=4，
答：該溫度下的平衡常數(shù)為4．
（3）在2min時(shí)再向此容器中加入2mol Z，瞬間Z的體積分?jǐn)?shù)=

2mol+2mol

2mol+2mol+2mol

×100%=66.7%，在3min時(shí)反應(yīng)重新達(dá)到平衡，等效為壓強(qiáng)增大，平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)與2min平衡的體積分?jǐn)?shù)相同為50%，故補(bǔ)充完整圖象為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)平衡圖象及影響因素，難度中等，圖象繪制是難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，注意利用等效平衡思想分析各組分的含量．