Question

3．已知可逆反應(yīng)：X（g）+3Y（g）═2Z（g）△H＜0，甲、乙為恒容、等體積的真空密閉容器，向甲中加入1molX和 3molY，在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)放出熱量為Q₁KJ．在相同條件下，向乙容器中加入2molZ，達(dá)到平衡時(shí)吸收熱量Q₂KJ，已知 Q₁=3Q₂．下列敘述正確的是（　　）

• A． 平衡時(shí)甲、乙中Z的體積分?jǐn)?shù)甲＞乙
• B． 平衡時(shí)甲中X的轉(zhuǎn)化率為75%
• C． 達(dá)到平衡后，再向乙中加入0.25molX，0.75molY和1.5molZ，平衡向生成x的方向移動(dòng)
• D． 乙中反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2Z（g）═X（g）+3Y（g）△H=+Q₂kJ•mol^-1

Answer 1

分析 由Q₁=3Q₂，可知△n_甲（X）=3△n_乙（X），設(shè)甲中A反應(yīng)的物質(zhì)的量為x，則乙中反應(yīng)生成A物質(zhì)的量為$\frac{x}{3}$，
 甲        X（g）+3Y（g）═2Z（g）
起始（mol）：1      3         0
轉(zhuǎn)化（mol）：x      3x        2x
平衡（mol）：1-x   3-3x       2x
乙中逆向進(jìn)行  X（g）+3Y（g）═2Z（g）
起始（mol）：0      0         2
轉(zhuǎn)化（mol）：$\frac{x}{3}$     x         $\frac{2x}{3}$           
平衡 （mol）：$\frac{x}{3}$     x        2-$\frac{2x}{3}$       
利用“一邊倒法”，可知“1 mol X、3 mol Y”與“2 mol Z”是等效物料，它們?cè)谕瑴赝�容的條件下建立的平衡狀態(tài)完全相同，則1-x=$\frac{x}{3}$，計(jì)算得到x=0.75，以此解答該題．

解答 解：由Q₁=3Q₂，可知△n_甲（X）=3△n_乙（X），設(shè)甲中A反應(yīng)的物質(zhì)的量為x，則乙中反應(yīng)生成A物質(zhì)的量為$\frac{x}{3}$，
 甲        X（g）+3Y（g）═2Z（g）
起始（mol）：1      3         0
轉(zhuǎn)化（mol）：x      3x        2x
平衡（mol）：1-x   3-3x       2x
乙中逆向進(jìn)行  X（g）+3Y（g）═2Z（g）
起始（mol）：0      0         2
轉(zhuǎn)化（mol）：$\frac{x}{3}$     x         $\frac{2x}{3}$           
平衡 （mol）：$\frac{x}{3}$     x        2-$\frac{2x}{3}$       
利用“一邊倒法”，可知“1 mol X、3 mol Y”與“2 mol Z”是等效物料，它們?cè)谕瑴赝�容的條件下建立的平衡狀態(tài)完全相同，則1-x=$\frac{x}{3}$，計(jì)算得到x=0.75，
A．兩個(gè)平衡為等效平衡，故平衡時(shí)甲、乙中Z的體積分?jǐn)?shù)甲=乙，故A錯(cuò)誤；
B．平衡時(shí)甲中X的轉(zhuǎn)化率為α（X）=$\frac{0.75}{1}$×100%=75%，故B正確；
C．利用“一邊倒法”，可知再加入“0.25molX，0.75molY和1.5molZ，”與再加入“2 mol Z”等效，在恒溫恒容條件下相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向生成Z的方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．乙中反應(yīng)掉的Z為 $\frac{2×0.75}{3}$=0.5mol，所給熱化學(xué)方程式中2molZ對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱應(yīng)為+4Q₂ kJ•mol^-1，故D錯(cuò)誤，
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，難度較大．注意平衡三段式和等效平衡的應(yīng)用，側(cè)重學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力的培養(yǎng)．