Question

3．T℃时，将1molX和2molY投入2L的密闭容器中，发生反应X（g）+Y（g）?2Z（g），X、Y的量随时间变化如下表，该反应的平衡常数随温度的变化如下图．则下列判断正确的是（　　）

	0	1	2	3	4	5	6
X	1	0.80	0.66	0.58	0.52	0.50	0.50
Y	2	1.80	1.66	…	…	…	…

• A． 前5min用Z表示的平均反应速率为0.2 mol/（L•min）
• B． 该反应的正反应是吸热反应，且T₁＞T
• C． 若温度为T₁时，以同样的起始量反应，达到平衡时X的转化率约为66.7%
• D． 在T℃时，以1molX、2molY和1molZ充入上述容器中，达到平衡时，X的转化率仍为50%

Answer 1

分析 A．根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（X），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（Z）；
B．由图可知，随温度升高，平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；由表中数据可知，5min到达平衡，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，由于反应前后气体的体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，再与温度T₁时的平衡常数比较判断温度高低；
C．设参加反应的X为amol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，由于反应前后气体的体积不变，用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式列方程计算；
D．由B中数据可知，平衡时参加反应的X为1mol-0.5mol=0.5mol，则X的转化率为$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%．由于反应前后气体体积不变，故X、Y的起始物质的量满足1：2时为等效平衡，平衡时X的转化率相等，在T℃时，以1molX、2molY和1molZ充入上述容器中，所到达的平衡等效为开始通入2molX、4molY到达的平衡，再通入1molZ，结合平衡移动判断．

解答 解：A．由表中数据可知，前5min内参加反应的X为1mol-0.5mol=0.5mol，则v（X）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{5min}$=0.05 mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，v（Z）=2v（x）=0.1 mol/（L•min），故A错误；
B．由图可知，随温度升高，平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，
由表中数据可知，5min到达平衡，平衡时X为0.5mol，则：
           X（g）+Y（g）?2Z（g）
开始（mol）：1       2      0
转化（mol）：0.5   0.5     1
平衡（mol）：0.5    1.5      1
由于反应前后气体的体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故K=$\frac{{1}^{2}}{0.5×1.5}$=$\frac{4}{3}$，小于温度T₁时的平衡常数4，故温度T₁＞T，故B错误；
C．设参加反应的X为amol，则：
            X（g）+Y（g）?2Z（g）
开始（mol）：1     2      0
转化（mol）：a    a      2a
平衡（mol）：1-a   2-a     2a
则$\frac{（2a）^{2}}{（1-a）×（2-a）}$=4，解得a=$\frac{2}{3}$，则X的转化率为$\frac{\frac{2}{3}mol}{1mol}$×100%≈66.7%，故C正确；
D．由B中数据可知，平衡时参加反应的X为1mol-0.5mol=0.5mol，则X的转化率为$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%．由于反应前后气体体积不变，故X、Y的起始物质的量满足1：2时为等效平衡，平衡时X的转化率相等，在T℃时，以1molX、2molY和1molZ充入上述容器中，所到达的平衡等效为开始通入2molX、4molY到达的平衡基础上（此时平衡时X的转化率为50%），再通入1molZ，平衡向逆反应方向移动，X的转化率降低，故在T℃时，以1molX、2molY和1molZ充入上述容器中，达到平衡时，X的转化率小于为50%，故D错误，
故选C．

点评 本题考查化学反应速率计算、化学平衡常数计算及影响因素、化学平衡计算、等效平衡等，D中关键是对等效平衡的理解，也可以利用平衡常数计算判断，但比较繁琐，难度中等．