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，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：X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g）△H＜0達到平衡時，V（A）=1.2aL．試回答：
（1）A中X的轉化率α（X）=40%．
（2）A、B中X轉化率的關系：α（A）＞α（B）（填“＞”“=”或“＜”）．
（3）平衡時的壓強：P（B）＞2P（A）（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）打開K，一段時間又達平衡時，A的體積為2.6aL（連通管中氣體體積不計）．
（5）在（3）達平衡后，同時等幅升高A、B的溫度，達新平衡后A的體積減�。ㄌ睢白兇蟆薄安蛔儭被颉白冃　保�．

Answer 1

分析 （1）A為恒溫恒壓過程，體積之比等于物質的量之比，據(jù)此計算平衡后A中平衡時混合氣體的物質的量，根據(jù)差量法計算參加反應的X的物質的量，利用轉化率定義計算；
（2）A為恒溫恒壓容器，B為恒溫恒容容器，反應前后是氣體體積不變的反應，A中充入1mol X和1mol Y，向B中充入2mol X和2mol Y，B容器相當增大壓強，平衡逆向進行，平衡后A中的X的轉化率大；
（3）因為B容器的初始量是A容器的2倍，在相同溫度下，當A容器的體積是B容器體積的二分之一（即0.5aL）時，達到平衡后，各組分的濃度、百分含量、容器的壓強都相等，且壓強為P_B，當把此時A容器體積由0.5a體積擴大為1.4aL，不考慮平衡移動時壓強會變?yōu)?$\frac{5{P}_{B}}{14}$，當再建立平衡時，A容器的原平衡將向正反應方向移動，盡管氣體的總物質的量要增加，但體積變化對壓強的影響大；
（4）反應前后氣體的物質的量不變，故打開K保持溫度不變，又達到平衡與開始A中充入1mol X、1mol Y到達的平衡相同，根據(jù)X的轉化率計算轉化的X的物質的量，進而計算平衡后總的物質的量增大量，計算平衡后混合氣體總的物質的量，再根據(jù)體積之比等于物質的量之比計算總體積，進而計算A容器的體積，據(jù)此判斷；
（5）在（3）達平衡后，同時等幅升高A、B的溫度，X+Y?2Z+W△H＜0，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行．

解答 解：（1）A為恒溫恒壓過程，達到平衡時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的量之比，所以平衡后混合氣體的物質的量是2mol×1.2=2.4mol，設參加反應的X的物質的量為m mol，則：
X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g） 物質的量增多
1mol                        1mol
mmol                     （2.4-2）mol
所以，m=0.4
所以X物質的轉化率=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%；
故答案為：40%；
（2）A為恒溫恒壓容器，B為恒溫恒容容器，反應前后是氣體體積不變的反應，A中充入1mol X和1mol Y，向B中充入2mol X和2mol Y，B中壓強增大平衡逆向進行，X的轉化率減小，平衡后A中的X的轉化率大于B中X的轉化率；
故答案為：＞；
（3）因為B容器的初始量是A容器的2倍，在相同溫度下，當A容器的體積是B容器體積的二分之一（即0.5aL）時，達到平衡后，各組分的濃度、百分含量、容器的壓強都相等，且壓強為P_B，當把此時A容器體積由0.5a體積擴大為1.4aL，不考慮平衡移動時壓強會變?yōu)?P_B/14，當再建立平衡時，A容器的原平衡將向正反應方向移動，盡管氣體的總物質的量要增加，但體積變化對壓強的影響大，即P_B＞2P_A，
故答案為：＞；
（4）打開K達新平衡等效為A中到達的平衡，X的轉化率為40%，參加反應的X的總的物質的量為3mol×40%=1.2mol，則：
X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g） 物質的量增多
1mol                          1mol
1.2mol                       1.2mol
故平衡后容器內(nèi)總的物質的量為（1mol+1mol+2mol+2mol）+1.2mol=7.2mol，氣體的體積之比等于氣體的物質的量之比，則總容器的體積為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）達平衡后，同時等幅升高A、B的溫度，達新平衡后A的體積，X+Y?2Z+W△H＜0，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，A容器體積減小，
故答案為：減�。�

點評 本題考查化學平衡的建立和變化過程中氣體體積的變化，體積之比等于物質的量之比，注意AB容器的條件應用，題目難度較大．