题目内容

有甲、乙两个容积均为1L的密闭容器,在控制两容器的温度相同且恒定的情况下进行反应:2X(g)+Y(g)?a Z(g).①向甲中通入4mol X、2mol Y,达平衡时测得其中Z的体积分数为60%;②向乙中通入1molX、0.5mol Y和3molZ,平衡时测得Z的体积分数为W%.试回答:
(1)若W%=60%,且建立平衡的过程中乙的压强有变化,则a=
2
2

(2)若W%=60%,且平衡时甲、乙的压强不同,则乙中平衡时c(X)=
1.2mol/L
1.2mol/L

(3)若a=4,则W%
大于
大于
60%(填“大于”、“小于”或“等于”).
分析:(1)若W%=60%,说明在恒温恒容条件下①和②为等效平衡,根据①和②的物质的量变化计算出a;
(2)根据平衡时甲、乙的压强不同但是Z的含量相同可知,两个反应为等效平衡,压强不影响平衡,即a=3;
(3)a=4,相当于最初加入了2molA、1molB,若与①为大小平衡,则W%=60%,由于反应物物质的量减小,平衡向着正向移动.
解答:解:(1)若W%=60%,且建立平衡的过程中乙的压强有变化,说明了两个平衡为等效平衡,按照计量数转化的方程式的一边,各组分的物质的量一定相等,所以①和②可以看成同一个反应处于不同时间段的情况,①和②的物质的量变化一定满足方程式中各物质的化学计量数关系;①和②中△n(X)=(4-1)mol=3mol,△n(Y)=2mol-0.5mol=1.5mol,△n(Z)=3mol,X、Y、Z的计量数之比等于物质的量变化之比,即2:1:a:=3mol:1.5mol:3mol,解得a=2,
故答案为:2;
(2)若W%=60%,说明两个平衡为等效平衡,由于平衡时甲、乙的压强不同,说明加入的最初物质的物质的量不同,必须满足反应方程式两边化学计量数之和相等,即a=2,压强不影响化学平衡,主要加入的反应为满足n(A):n(B)=4mol:2mol=2:1即可;由于物质的量不变,所以达到平衡时总物质的量为:3mol+1mol+0.5mol=4.5mol,平衡时Z的物质的量为:4.5mol×60%=2.7mol,反应消耗了(3mol-2.7mol)=0.3molZ,根据反应方程式2X(g)+Y(g)?3Z(g),生成了0.2molX,此时X的物质的量为:1mol+0.2mol=11.2mol,所以c(X)=
1.2mol
1L
=1.2mol/L,
故答案为:1.2mol/L;
(3)若a=4,②中各物质完全转化为反应物,相当于最初加入了2molA、1molB,假如与①的转化率相等,则W%=60%,由于反应物的物质的量减小,容器中压强减小,平衡向着体积增大的正向移动,所以W%>60%,
故答案为:大于.
点评:本题考查了化学平衡的计算,题目难度中等,注意等效平衡的判断及其应用,试题有利于培养学生的逻辑推理能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力及化学计算能力.
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