分析 (1)根据图知,随着反应进行,X、Y的物质的量减小而生成物物质的量增大,则X、Y是反应物而Z是生成物,反应达到平衡状态时,△n(X)=(2.0-1.4)mol=0.6mol,△n(Y)=(1.6-1.4)mol=0.2mol,△n(Z)=(0.8-0.4)mol=0.4mol,同一化学反应中同一时间段内各物质的物质的量之比等于其计量数之比,据此确定化学式;
(2)用X表示的反应速率v(X)=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{3min}$;
(3)化学平衡时,c(X)=$\frac{1.4mol}{2L}$=0.7mol/L、c(Y)=$\frac{1.4mol}{2L}$=0.7mol/L、c(Z)=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L,化学平衡常数K=$\frac{0.4×0.4}{0.{7}^{3}×0.7}$;
加入Y、Z后容器中c(X)=0.7mol/L、c(Y)=$\frac{1.4+0.6}{2}$mol/L=1mol/L、c(Z)=$\frac{0.8+0.4}{2}$mol/L=0.6mol/L,浓度商=$\frac{0.6×0.6}{0.{7}^{3}×1}$,根据浓度商与化学平衡常数K之间的相对大小判断平衡移动方向;
(4)反应达到平衡状态时,与图(1)中X、Y、Z各物质体积分数相同,设参加反应的Y的物质的量为xmol,
3X+Y═2Z
amol bmol 0
3xmolxmol 2xmol
(a-3x)mol (b-x)mol 2x
图(1)平衡时X、Y的物质的量相等,所以其体积分数相等,则(a-3x)mol=(b-x)mol,x=$\frac{a-b}{2}$,
图(1)中平衡时Z的体积分数=$\frac{0.8mol}{(1.4+1.4+0.8)mol}$=$\frac{2}{9}$,
则$\frac{2x}{(a-3x)+(b-x)+2x}$=$\frac{2}{9}$,据此计算a、b关系式;
(5)根据图2知,反应达到平衡状态时,各物质的物质的量与图(1)相同,但反应时间缩短,说明改变条件时增大反应速率但不影响平衡移动.
解答 解:(1)根据图知,随着反应进行,X、Y的物质的量减小而生成物物质的量增大,则X、Y是反应物而Z是生成物,反应达到平衡状态时,△n(X)=(2.0-1.4)mol=0.6mol,△n(Y)=(1.6-1.4)mol=0.2mol,△n(Z)=(0.8-0.4)mol=0.4mol,同一化学反应中同一时间段内各物质的物质的量之比等于其计量数之比,则X、Y、Z的计量数之比为0.6mol:0.2mol:0.4mol=3:1:2,则该反应方程式为3X+Y═2Z,
故答案为:3X+Y═2Z;
(2)用X表示的反应速率v(X)=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{3min}$=0.1mol•(L•min)-1,故答案为:0.1;
(33)化学平衡时,c(X)=$\frac{1.4mol}{2L}$=0.7mol/L、c(Y)=$\frac{1.4mol}{2L}$=0.7mol/L、c(Z)=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L,化学平衡常数K=$\frac{0.4×0.4}{0.{7}^{3}×0.7}$≈0.67;
加入Y、Z后容器中c(X)=0.7mol/L、c(Y)=$\frac{1.4+0.6}{2}$mol/L=1mol/L、c(Z)=$\frac{0.8+0.4}{2}$mol/L=0.6mol/L,浓度商=$\frac{0.6×0.6}{0.{7}^{3}×1}$=1.05>0.67,则该反应向逆反应方向移动;
故答案为:0.67;逆向;
(4)反应达到平衡状态时,与图(1)中X、Y、Z各物质体积分数相同,设参加反应的Y的物质的量为xmol,
3X+Y═2Z
amol bmol 0
3xmolxmol 2xmol
(a-3x)mol (b-x)mol 2x
图(1)平衡时X、Y的物质的量相等,所以其体积分数相等,则(a-3x)mol=(b-x)mol,x=$\frac{a-b}{2}$,
图(1)中平衡时Z的体积分数=$\frac{0.8mol}{(1.4+1.4+0.8)mol}$=$\frac{2}{9}$,
则$\frac{2x}{(a-3x)+(b-x)+2x}$=$\frac{2}{9}$,a、b关系式为$\frac{a}{b}$=$\frac{13}{9}$,
故答案为:$\frac{a}{b}$=$\frac{13}{9}$;
(5)根据图2知,反应达到平衡状态时,各物质的物质的量与图(1)相同,但反应时间缩短,说明改变条件时增大反应速率但不影响平衡移动,催化剂能同等程度的改变正逆反应速率但不影响平衡移动,所以改变的体积是加入催化剂,故答案为:催化剂.
点评 本题考查化学平衡有关计算、化学平衡影响因素等知识点,为高频考点,侧重考查学生分析计算能力,难点是等效平衡的有关计算,要充分利用体积分数相等进行计算,注意催化剂只改变反应速率但不影响平衡移动,为易错点.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 分子数 | B. | 颜色 | C. | 原子数 | D. | 密度 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
容器编号 | 温度(℃) | 起始物质的量(mol) | 平衡物质的量(mol) | |
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | ||
I | 387 | 0.20 | 0.080 | 0.080 |
Ⅱ | 387 | 0.40 | ||
Ⅲ | 207 | 0.20 | 0.090 | 0.090 |
A. | 该反应的正方应为吸热反应 | |
B. | 若起始时向容器I中充入CH3OH 0.1mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol,则反应将向正反应方向进行 | |
C. | 容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长 | |
D. | 达到平衡时,容器I中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 将1.0 mol氮气、3.0 mol氢气,置于1 L密闭容器中发生反应,放出的热量为 92.4 kJ | |
B. | 平衡状态由A变到B时,平衡常数K (A)<K (B) | |
C. | 上述反应在达到平衡后,增大压强,H2的转化率提高 | |
D. | 升高温度,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应速率增大,正反应速度减小 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 加入稀H2SO4,过滤 | B. | 加入NaCl溶液,过滤 | ||
C. | 加入NaOH溶液,过滤 | D. | 加入CuSO4溶液,过滤 |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
元素 | 有 关 信 息 |
A | 元素主要化合价为-2,原子半径为0.074nm |
B | 所在主族序数与所在周期序数之差为4 |
C | 原子半径为0.102nm,其单质为黄色晶体,可在A的单质中燃烧 |
D | 最高价氧化物的水化物能按1:1电离出电子数相等的阴、阳离子 |
E | 原子半径为0.075nm,最高价氧化物的水化物可与其氢化物形成一种盐X |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | ②④⑤⑦ | B. | ①④⑥⑧ | C. | ②③⑤⑧ | D. | ①③⑥⑧ |
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