Question

如圖所示，P為一可自由滑動(dòng)的活塞，關(guān)閉K，分別向容器A、B中均各充入2mol X、2mol Y，起始時(shí)，V_A=a L，V_B=0.8a L（連通管的體積忽略不計(jì)），在相同溫度和催化劑存在的條件下，兩容器中各自發(fā)生下述反應(yīng)：3X（g）+3Y（g）?2Z（g）+2W（g），達(dá)到平衡時(shí)，V_B=0.6a L．
試回答下列問題：
（1）B中X的轉(zhuǎn)化率為

75%

．
（2）A、B中的X的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系是A

＜

B（填“＞”，“=”，“＜”），理由是

其他條件相同，B的體積比A的小，則B中氣體的壓強(qiáng)比A中的大，對(duì)上述反應(yīng)，加壓平衡右移，B容器氣體轉(zhuǎn)化率大

．
（3）平衡時(shí)A、B中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系是：M_A

＜

M_B（填“＞”，“=”，“＜”）
（4）如果要計(jì)算出平衡時(shí)B中混合氣體的密度，則至少還需要知道的數(shù)據(jù)是

AB

（填寫字母）（M_X、M_Y、M_Z、M_W分別表示X、Y、Z、W的摩爾質(zhì)量）．
①M(fèi)_X ②M_Y ③M_Z ④M_W
A．③和④；B．①和②；C．①和③；D．②③④．
（5）打開K，一段時(shí)間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡，則B的體積為

0.2a

L．

Answer 1

分析：（1）B為恒溫恒壓，利用體積之比等于物質(zhì)的量之比，求出平衡時(shí)B中混合氣體的物質(zhì)的量，令轉(zhuǎn)化的X的物質(zhì)的量為想xmol，利用三段式列方程求出，再利用轉(zhuǎn)化率的定義計(jì)算x的轉(zhuǎn)化率；
（2）A容積不變，而B容積縮小，A中容器壓強(qiáng)小于B中壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）A為恒溫恒容條件，B為恒溫恒壓條件，B容器體積減小，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，氣體物質(zhì)的量減小，依據(jù)氣體摩爾質(zhì)量概念分析判斷；
（4）依據(jù)摩爾質(zhì)量概念分析，計(jì)算氣體密度是利用氣體質(zhì)量除以體積，氣體質(zhì)量需要知道我在的摩爾質(zhì)量；
（5）打開K達(dá)到平衡時(shí)，平衡體系的組成與原B容器中相同，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同，平衡時(shí)各組分的含量相同．

解答：解：（1）B為恒溫恒壓，反應(yīng)前后體積之比等于物質(zhì)的量之比，令平衡后B中混合氣體的物質(zhì)的量為n，則：
0.8aL：0.6aL=4mol：n，解答n=3mol，
           3X（g）+3Y（g）?2Z（g）+2W（g），
開始：2mol       2mol    0mol    0mol
轉(zhuǎn)化：xmol       xmol  

2

3

xmol   

2

3

xmol
平衡：（2-x）mol （2-x）mol

2

3

xmol  

2

3

xmol
所以：（2-x）mol+（2-x）mol+

2

3

xmol+

2

3

xmol=3mol，
解得x=1.5，
N₂的轉(zhuǎn)化率為

1.5mol

2mol

×100%=75%；
故答案為：75%；
（2）A容積不變，而B容積縮小，所以A中容器壓強(qiáng)小于B中壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，X₂的轉(zhuǎn)化率小于B中X₂的轉(zhuǎn)化率．
故答案為：小于；其他條件相同，B的體積比A的小，則B中氣體的壓強(qiáng)比A中的大，對(duì)上述反應(yīng)，加壓平衡右移，B容器氣體轉(zhuǎn)化率大；
（3）A為恒溫恒容條件，B為恒溫恒壓條件，反應(yīng)過程中氣體質(zhì)量不變，B容器體積減小，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，氣體物質(zhì)的量減小，B中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量大；平衡時(shí)A、B中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系是M_A＜M_B；
故答案為：＜；  
（4）如果要計(jì)算出平衡時(shí)B中混合氣體的密度，則至少還需要知道的數(shù)據(jù)是混合氣體的質(zhì)量所以，反應(yīng)物或生成物的摩爾質(zhì)量是金屬依據(jù)；①②或③④；
故答案為：AB；
（5）打開K達(dá)到的平衡，可等效為開始打開K達(dá)到的平衡，與原B中平衡等效，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率相同，氮?dú)馕镔|(zhì)的量變?yōu)?mol，NH₃的物質(zhì)的量為原B中2倍，平衡體系的組成與原B容器中相同，平衡時(shí)各組分的含量不變，此時(shí)容器內(nèi)混合氣體的物質(zhì)的量為原B中2倍，體積之比等于物質(zhì)的量之比，容器的總體積為原B平衡時(shí)體積的2倍，即1.2aL，故此時(shí)B的體積1.2aL-aL=0.2aL，
故答案為：0.2a．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查化學(xué)平衡計(jì)算，難度較大，注意等效平衡的利用是解題的關(guān)鍵．