Question

如圖所示，當(dāng)關(guān)閉閥門K時(shí)，向甲中充入1.5mol A、3.5mol B，向乙中充入3mol A、7mol B，起始時(shí)，甲、乙體積均為VL．在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器中各自發(fā)生下列反應(yīng)：
3A（g）+2B（g）═C（g）+2D（g）；△H＜0達(dá)到平衡（Ⅰ）時(shí)，V（乙）=0.86VL．請(qǐng)回答：
（1）乙中B的轉(zhuǎn)化率為

20%

；
（2）甲中D和乙中C的物質(zhì)的量比較：

后者大

（填“相等”、“前者大”、“后者大”）；
（3）打開K，過一段時(shí)間重新達(dá)平衡（Ⅱ）時(shí)，乙的體積為

0.29V

（用含V的代數(shù)式表示，連通管中氣體體積忽略不計(jì)．）

Answer 1

分析：（1）乙為等溫等壓容器，3A（g）+2B（g）═C（g）+2D（g）；氣體減少2mol，則B反應(yīng)了2mol，乙中10mol對(duì)應(yīng)VL 則0.86VL對(duì)應(yīng)8.6mol，故乙中氣體減少了1.4mol；
（2）甲相對(duì)乙體積無法改變，正反應(yīng)氣體體積減小的反應(yīng)，最終達(dá)到平衡后，體積減小壓強(qiáng)減小；乙中是恒壓容器，所以甲中轉(zhuǎn)化率小于乙，甲中D物質(zhì)的量＜2倍乙中D的物質(zhì)的量=乙中C的物質(zhì)的量；
（3）此時(shí)所達(dá)平衡Ⅱ及乙容器平衡I互為恒溫恒壓下的等效平衡，解題方法為一邊倒極值，極值成正比關(guān)系，由題意打開閥門后，整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)同乙，故反應(yīng)后總體積為1.5×0.86V=1.29VL，減去甲中容積VL，則乙的體積為 0.29VL．

解答：解：（1）乙為等溫等壓容器，3A（g）+2B（g）═C（g）+2D（g）；氣體減少2mol，則B反應(yīng)了2mol，乙中10mol對(duì)應(yīng)VL 則0.86VL對(duì)應(yīng)8.6mol 故乙中氣體減少了1.4mol；反應(yīng)的B物質(zhì)的量為1.4mol；所以B的轉(zhuǎn)化率=

1.4mol

7mol

×100%=20%，故答案為：20%；
（2）若甲、乙兩容器中A的轉(zhuǎn)化率相等，則甲中D和乙中的C物質(zhì)的量相等，甲相對(duì)乙體積無法改變，正反應(yīng)氣體體積減小的反應(yīng)，最終達(dá)到平衡后，體積減小壓強(qiáng)減��；乙中是恒壓容器，所以甲中轉(zhuǎn)化率小于乙，甲中D物質(zhì)的量＜2倍乙中D的物質(zhì)的量=乙中C的物質(zhì)的量；現(xiàn)乙中平衡氣體的壓強(qiáng)比甲中平衡氣體的壓強(qiáng)大，故乙中A的轉(zhuǎn)化率比甲中A的轉(zhuǎn)化率大，則甲中D的物質(zhì)的量比乙中C的物質(zhì)的量要小，故答案為：后者大；
（3）此時(shí)所達(dá)平衡Ⅱ及乙容器平衡I互為恒溫恒壓下的等效平衡，解題方法為一邊倒極值，極值成正比關(guān)系，由題意打開閥門后，整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)同乙，未打開K，乙容器中3molA反應(yīng)氣體體積減小到0.86VL，打開K后容器中A的物質(zhì)的量為4.5mol，故反應(yīng)后總體積為

4.5

3

×0.86V=1.29VL，減去甲中容積VL，則乙的體積為 0.29VL，故答案為：0.29V．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的分析判斷，主要考查了恒溫恒容容器，恒溫恒壓容器中的平衡分析判斷，物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，題目難度較大．