Question

4．如圖所示，向A中充入1mol X和1mol Y，向B中充入2mol X和2mol Y，起始時(shí)，V（A）=V（B）=a L．在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器中各自發(fā)生下述反應(yīng)：X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g）△H＜0達(dá)到平衡時(shí)，V（A）=1.2aL．試回答：
（1）A中X的轉(zhuǎn)化率α（X）=40%．
（2）A、B中X轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：α（A）＞α（B）（填“＞”“=”或“＜”）．
（3）平衡時(shí)的壓強(qiáng)：P（B）＞2P（A）（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）打開K，一段時(shí)間又達(dá)平衡時(shí)，A的體積為2.6aL（連通管中氣體體積不計(jì)）．
（5）在（3）達(dá)平衡后，同時(shí)等幅升高A、B的溫度，達(dá)新平衡后A的體積減小（填“變大”“不變”或“變小”）．

Answer 1

分析 （1）A為恒溫恒壓過(guò)程，體積之比等于物質(zhì)的量之比，據(jù)此計(jì)算平衡后A中平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量，根據(jù)差量法計(jì)算參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量，利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；
（2）A為恒溫恒壓容器，B為恒溫恒容容器，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，A中充入1mol X和1mol Y，向B中充入2mol X和2mol Y，B容器相當(dāng)增大壓強(qiáng)，平衡逆向進(jìn)行，平衡后A中的X的轉(zhuǎn)化率大；
（3）因?yàn)锽容器的初始量是A容器的2倍，在相同溫度下，當(dāng)A容器的體積是B容器體積的二分之一（即0.5aL）時(shí)，達(dá)到平衡后，各組分的濃度、百分含量、容器的壓強(qiáng)都相等，且壓強(qiáng)為P_B，當(dāng)把此時(shí)A容器體積由0.5a體積擴(kuò)大為1.4aL，不考慮平衡移動(dòng)時(shí)壓強(qiáng)會(huì)變?yōu)?$\frac{5{P}_{B}}{14}$，當(dāng)再建立平衡時(shí)，A容器的原平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)，盡管氣體的總物質(zhì)的量要增加，但體積變化對(duì)壓強(qiáng)的影響大；
（4）反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，故打開K保持溫度不變，又達(dá)到平衡與開始A中充入1mol X、1mol Y到達(dá)的平衡相同，根據(jù)X的轉(zhuǎn)化率計(jì)算轉(zhuǎn)化的X的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算平衡后總的物質(zhì)的量增大量，計(jì)算平衡后混合氣體總的物質(zhì)的量，再根據(jù)體積之比等于物質(zhì)的量之比計(jì)算總體積，進(jìn)而計(jì)算A容器的體積，據(jù)此判斷；
（5）在（3）達(dá)平衡后，同時(shí)等幅升高A、B的溫度，X+Y?2Z+W△H＜0，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行．

解答 解：（1）A為恒溫恒壓過(guò)程，達(dá)到平衡時(shí)V_A=1.2a L，等壓等溫條件下，氣體的體積之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，所以平衡后混合氣體的物質(zhì)的量是2mol×1.2=2.4mol，設(shè)參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量為m mol，則：
X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g） 物質(zhì)的量增多
1mol                        1mol
mmol                     （2.4-2）mol
所以，m=0.4
所以X物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%；
故答案為：40%；
（2）A為恒溫恒壓容器，B為恒溫恒容容器，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，A中充入1mol X和1mol Y，向B中充入2mol X和2mol Y，B中壓強(qiáng)增大平衡逆向進(jìn)行，X的轉(zhuǎn)化率減小，平衡后A中的X的轉(zhuǎn)化率大于B中X的轉(zhuǎn)化率；
故答案為：＞；
（3）因?yàn)锽容器的初始量是A容器的2倍，在相同溫度下，當(dāng)A容器的體積是B容器體積的二分之一（即0.5aL）時(shí)，達(dá)到平衡后，各組分的濃度、百分含量、容器的壓強(qiáng)都相等，且壓強(qiáng)為P_B，當(dāng)把此時(shí)A容器體積由0.5a體積擴(kuò)大為1.4aL，不考慮平衡移動(dòng)時(shí)壓強(qiáng)會(huì)變?yōu)?P_B/14，當(dāng)再建立平衡時(shí)，A容器的原平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)，盡管氣體的總物質(zhì)的量要增加，但體積變化對(duì)壓強(qiáng)的影響大，即P_B＞2P_A，
故答案為：＞；
（4）打開K達(dá)新平衡等效為A中到達(dá)的平衡，X的轉(zhuǎn)化率為40%，參加反應(yīng)的X的總的物質(zhì)的量為3mol×40%=1.2mol，則：
X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g） 物質(zhì)的量增多
1mol                          1mol
1.2mol                       1.2mol
故平衡后容器內(nèi)總的物質(zhì)的量為（1mol+1mol+2mol+2mol）+1.2mol=7.2mol，氣體的體積之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，則總?cè)萜鞯捏w積為aL×$\frac{7.2mol}{2mol}$=3.6a，則A的體積為3.6a-a=2.6a；
故答案為：2.6a；
（5）在（3）達(dá)平衡后，同時(shí)等幅升高A、B的溫度，達(dá)新平衡后A的體積，X+Y?2Z+W△H＜0，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，A容器體積減小，
故答案為：減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的建立和變化過(guò)程中氣體體積的變化，體積之比等于物質(zhì)的量之比，注意AB容器的條件應(yīng)用，題目難度較大．