Question

圖中，P為一可自由滑動的活塞，關閉K，分別向容器A、B中各充入2mol X、2mol Y，起始時，V_A=a L，V_B=0.8a L（連通管的體積忽略不計），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：3X（g）+3Y（g）?2Z（g）+2W（g），達到平衡時，V_B=0.6a L．
（1）B中X的轉化率為

 

．
（2）A、B中X的轉化率的關系是A

 

B（填“＞”“=”“＜”），其理由是

 

．
（3）平衡時A、B中混合氣體的平均相對分子質量的關系是：M_A

 

M_B（填“＞”“=”“＜”）．
（4）打開K，一段時間后反應再次達到平衡，則B的體積為

 

L．

Answer 1

考點：化學平衡建立的過程,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

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

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

1.5

2

×100%=75%；
故答案為：75%；
（2）A容積不變，而B容積縮小，所以A中容器壓強小于B中壓強，平衡向逆反應方向移動，X₂的轉化率小于B中X₂的轉化率，
故答案為：＜；B中壓強比A中要大，而增大壓強，有利于平衡向正反應方向移動，反應物的轉化率增大；
（3）A為恒溫恒容條件，B為恒溫恒壓條件，反應過程中氣體質量不變，B容器體積減小，壓強增大，平衡正向進行，氣體物質的量減小，B中混合氣體的平均相對分子質量大；平衡時A、B中混合氣體的平均相對分子質量的關系是M_A＜M_B；
故答案為：＜；  
（4）打開K達到的平衡，可等效為開始打開K達到的平衡，與原B中平衡等效，氮氣的轉化率相同，氮氣物質的量變?yōu)?mol，NH₃的物質的量為原B中2倍，平衡體系的組成與原B容器中相同，平衡時各組分的含量不變，此時容器內混合氣體的物質的量為原B中2倍，體積之比等于物質的量之比，容器的總體積為原B平衡時體積的2倍，即1.2aL，故此時B的體積1.2aL-aL=0.2aL，
故答案為：0.2a．

點評：本題主要考查化學平衡計算，難度較大，注意等效平衡的利用是解題的關鍵．