题目内容

8.某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+mY(g)?3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%,在此平衡体系中加入1molZ(g),再将达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变.下列叙述不正确的是(  )
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为1:1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4mol•L-1

分析 A.平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%,在此平衡体系中加入1molZ(g),再将达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,说明反应前后气体计量数之和不变;
B.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变;
C.设第一次达到平衡状态时X参加反应的物质的量为amol,根据转化率=$\frac{参加反应的物质的量}{初始物质的量}×100%$进行计算;
D.该反应的反应前后气体计量数之和不变,第一次反应是按照X、Y的计量数之比来投料,所以第二次平衡与第一次平衡是等效平衡,两次平衡后各物质的含量不变,据此解答.

解答 解:A.平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%,在此平衡体系中加入1molZ(g),再将达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,说明反应前后气体计量数之和不变,所以m=2,故A正确;
B.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,所以两次平衡的平衡常数相同,故B正确;
C.设第一次达到平衡状态时X参加反应的物质的量为amol,
           X(g)+2Y(g)?3Z(g)
开始(mol)  1      2       0
转化(mol)  a      2a     3a
平衡(mol)(1-a)(2-2a)  3a
相同条件下,气体的体积与物质的量成正比,所以其体积分数等于其物质的量分数,即(1-a):(2-2a):3a=30%:60%:10%,所以a=0.1,则参加反应的△n(X)=0.1mol、△n(Y)=0.2mol,
转化率=$\frac{参加反应的物质的量}{初始物质的量}×100%$,
X的转化率=$\frac{0.1mol}{1mol}×100%$=10%,Y的转化率=$\frac{0.2mol}{2mol}×100%$=10%,所以X和Y的转化率之比为1:1,故C正确;
D.该反应的反应前后气体计量数之和不变,第一次反应是按照X、Y的计量数之比来投料,所以第二次平衡与第一次平衡是等效平衡,两次平衡后各物质的含量不变,投入Z后,设Z参加反应的物质的量为3bmol,
                 X(g)+2Y(g)?3Z(g)
第一次平衡(mol):0.9     1.8       0.3
加入1molZ:0.9     1.8       1.3
转化:b       2b        3b
第二次平衡(mol):(0.9+b) (1.8+2b)(1.3-3b)
各物质含量不变,所以(0.9+b):(1.8+2b):(1.3-3b)=30%:60%:10%=3:6:1,
b=0.3,n(Z)=(1.3-0.9)mol=0.4mol,Z的物质的量浓度=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L,故D错误;
故选D.

点评 本题为2015年高考题,考查化学平衡计算、等效平衡、平衡常数等知识点,侧重考查学生分析计算能力,注意平衡常数、电离平衡常数、溶度积常数、盐类水解平衡常数都只与温度有关,与浓度无关,难点是D选项计算,题目难度中等.

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