Question

5．可逆反应①X（g）+2Y（g）?2Z（g）、②2M（g）?N（g）+P（g）分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板．反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示：
（1）反应①的正反应△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）；
（2）达平衡（Ⅰ）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为20：23；（用分数表示）
（3）达平衡（Ⅰ）时，X的转化率为$\frac{15}{23}$；（用分数表示）
（4）在平衡（Ⅰ）和平衡（Ⅱ）中，M的体积分数（Ⅰ）无法确定（Ⅱ） （填“＞”、“=”、“＜”或
“无法确定”）．

Answer 1

分析 （1）根据右室的混合物总物质的量不变，平衡（I）、平衡（Ⅱ）左右两室的温度、压强相同，体积之比等于物质的量之比，结合图示容器容积变化判断降温后反应①平衡移动的方向；
（2）根据右室的混合物总物质的量不变，在同温同压下体积比等于物质的量之比计算出反应后（I）中混合气体的物质的量，再计算出达平衡（I）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比；
（3）设参加反应的X的物质的量为amol，利用差量法计算a的值，再利用转化率定义计算A的转化率；
（4）根据右边反应2M（g）?N（g）+P（g）气体的总物质的量不变，温度变化，平衡移动判断在平衡（I）和平衡（II）中M的体积分数是否相等．

解答 解：（1）右室的混合物总物质的量不变，平衡（I）、平衡（Ⅱ）左右两室的温度、压强相同，体积之比等于物质的量之比，由图可知，平衡（I）降低温度达新平衡平衡（Ⅱ），隔板由2.7处移至2.6处，左室的气体的物质的量减小，降低温度平衡向正反应移动，降低温度平衡向放热反应移动，故该反应正反应为放热反应，
故答案为：＜；
（2）右室的混合物总物质的量不变为2mol，左右两室的压强、温度相等，同温同压下，体积之比等于物质的量之比，平衡（I）中左室混合气体总的物质的量为$\frac{2.7}{2.3}$×2mol=$\frac{54}{23}$mol，反应过程中温度不变，根据PV=nRT可知：P=$\frac{n}{V}$RT，所以达平衡（I）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为：$\frac{\frac{54}{23}}{2.7}$：$\frac{3}{3}$=20：23，
故答案为：20：23；
（3）根据（2）可知，平衡（I）中左室混合气体总的物质的量为$\frac{54}{23}$mol，设参加反应的X的物质的量为amol，则：
X（g）+2Y（g）?2Z（g）  物质的量减少△n
1                                  1
amol                     （3mol-$\frac{54}{23}$mol）=$\frac{15}{23}$mol
解得a=$\frac{15}{23}$mol，所以X的转化率为$\frac{\frac{15}{23}mol}{1mol}$=$\frac{15}{23}$，
故答案为：$\frac{15}{23}$；
（4）右室中气体的总物质的量始终不变，但是由于降低温度，反应2M（g）?N（g）+P（g）的平衡发生移动，导致M的含量变化，所以在平衡（I）和平衡（II）中M的体积分数不相等，
故答案为：无法确定．

点评 本题考查化学平衡移动与化学计算，题目难度中等，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力，（ II）中清楚左右两室的温度、压强相同，体积之比等于物质的量之比是解题关键．