Question

9．在2L密閉容器中進行反應：mX（g）+nY（g）?pZ（g）+qQ（g），式中m、n、p、q為物質系數．在0min～3min 內，各物質物質的量的變化如表所示：

	X	Y	Z	Q
起始（mol）	0.7		1
2min末（mol）	0.8	2.7	0.8	2.7
3min末（mol）			0.6

已知2min內 v（Q）=0.075mol•L^-1•min^-1，且 v（z）：v（Y）=1：2
（1）試確定以下物質的相關量：起始時n（Y）=2.3mol，n（Q）=3mol．
（2）方程式中m=1
（3）用Z表示2min內的反應速率0.05mol•L^-1•min^-1．
（4）2min末Q的轉化率為10%．

Answer 1

分析 已知2min內v（Q）=0.075mol•L^-1•min^-1，則△n（Q）=0.075mol•L^-1•min^-1×2min×2=0.3mol，
根據表中數據可知，2min內X的物質的量變化為：0.8mol-0.7mol=0.1mol，
Z的物質的量變化為：1mol-0.8mol=0.2mol，
根據反應速率v（Z）：v（Y）=1：2可知，Y的物質的量變化為：△n（Y）=2△n（Z）=0.4mol，
反應方程式中物質的量變化與其化學計量數成正比，則：m：n：p：q=0.1mol：0.4mol：0.2mol：0.3mol=1：4：2：3，
所以m=1、n=4、p=2、q=3，
反應的化學方程式為：X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g），
根據以上分析進行解答．
（1）根據反應X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g）及表中數據計算出反應初始時Y、Q的物質的量；
（2）根據以上分析可知m=1、n=4、p=2、q=3；
（3）根據反應速率的表達式v=$\frac{△c}{△t}$計算出用Z表示2min內的反應速率；
（4）根據2min內消耗的Q的物質的量及反應前Q的總物質的量計算出轉化率．

解答 解：2min內v（Q）=0.075mol•L^-1•min^-1，則△n（Q）=0.075mol•L^-1•min^-1×2min×2=0.3mol，
根據表中數據可知，2min內X的物質的量變化為：0.8mol-0.7mol=0.1mol，
Z的物質的量變化為：1mol-0.8mol=0.2mol，
根據反應速率v（Z）：v（Y）=1：2可知，Y的物質的量變化為：△n（Y）=2△n（Z）=0.4mol，
反應方程式中物質的量變化與其化學計量數成正比，則：m：n：p：q=0.1mol：0.4mol：0.2mol：0.3mol=1：4：2：3，
所以m=1、n=4、p=2、q=3，反應方程式為：X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g），
（1）2min內生成0.1molX，根據反應X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g）可知，2min內生成Y的物質的量為0.4mol，則起始時Y的物質的量為：2.7mol-0.4mol=2.3mol；
Q在2min內物質的量減少，根據反應方程式可知，2min內消耗的Q的物質的量為：0.1mol×3=0.3mol，則起始是Q的物質的量為：2.7mol+0.3mol=3mol，
故答案為：2.3mol；3mol；
（2）根據以上分析可知，m=1、n=4、p=2、q=3，故答案為：1；
（3）2min內消耗的Z的物質的量為：n（Z）=1mol-0.8mol=0.2mol，
則用Z表示2min內的反應速率為：v（Z）=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.05mol•L^-1•min^-1；
（4）2min內v（Q）=0.075mol•L^-1•min^-1，則△n（Q）=0.075mol•L^-1•min^-1×2min×2=0.3mol，
根據（1）可知反應前Q的物質的量為3mol，
所以2min末Q的轉化率為：$\frac{0.3mol}{3mol}$×100%=10%，
故答案為：10%．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學反應速率、化學平衡的計算，題目難度中等，試題涉及的內容較多，考查比較全面，明確反應速率與化學計量數的關系為解答關鍵，注意掌握化學反應速率的概念及計算方法．