Question

【題目】某溫度下，在2L的密閉容器中，加入1molX（g）和2molY（g）發生反應：X（g）+m Y（g）3Z（g），平衡時，X、Y、Z的體積分數分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ（g），再次達到平衡后，X、Y、Z的體積分數不變。下列敘述不正確的是

A．第二次平衡時，Z的濃度為0.4 mol·L -1

B．兩次平衡的平衡常數相同

C．X與Y的平衡轉化率之比為1:1

D．m=2

Answer 1

【答案】A

【解析】

試題分析：平衡時，X、Y、Z的體積分數分別為30%、60%、10%，在此平衡體系中加入1molZ（g），再將達到平衡后，X、Y、Z的體積分數不變，說明反應前后氣體計量數之和不變，所以m=2，A．該反應的反應前后氣體計量數之和不變，第一次反應是按照X、Y的計量數之比來投料，所以第二次平衡與第一次平衡是等效平衡，兩次平衡后各物質的含量不變，投入Z后，設Z參加反應的物質的量為3bmol，

X（g）+2Y（g）3Z（g）

第一次平衡（mol）：0.9 1.8 0.3

加入1molZ： 0.9 1.8 1.3

轉化： b 2b 3b

第二次平衡（mol）：（0.9+b）（1.8+2b）（1.3-3b）

各物質含量不變，所以（0.9+b）：（1.8+2b）：（1.3-3b）=30%：60%：10%=3：6：1，b=0.3，n（Z）=（1.3-0.9）mol=0.4mol，Z的物質的量濃度=0.4mol÷2L=0.2mol/L，A錯誤；

B．平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，所以兩次平衡的平衡常數相同，B正確；C．設第一次達到平衡狀態時X參加反應的物質的量為amol，

X（g）+2Y（g）3Z（g）

開始（mol） 1 2 0

轉化（mol） a 2a 3a

平衡（mol） （1-a）（2-2a） 3a

相同條件下，氣體的體積與物質的量成正比，所以其體積分數等于其物質的量分數，即（1-a）：（2-2a）：3a=30%：60%：10%，所以a=0.1，則參加反應的△n（X）=0.1mol、△n（Y）=0.2mol，X的轉化率=×100%=10%，Y的轉化率=×100%=10%，所以X和Y的轉化率之比為1：1，C正確；D．根據以上分析可知D正確，答案選A。