Question

7．如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生反应：X（g）+3Y（g）?2Z（g）△H=-192kJ•mol^-1．向M、N中都通入a mol X和b mol Y的混合气体，初始时M、N两容器的容积相同，保持两容器的温度相同且恒定不变．下列说法一定正确的是（　　）

• A． 平衡时，X的体积分数：M＜N
• B． 若向N中再充入a mol X和b mol Y，则平衡时，X的转化率：M＜N
• C． 若a：b=1：3，当M中放出172.8 kJ热量时，X的转化率为90%
• D． 若a=1.2，b=1，并且N中达到平衡时体积为2 L，此时含有0.4 mol Z，则再通入0.36 mol X时，v（正）＜v（逆）

Answer 1

分析 A．N中为恒压，M中随反应进行压强减小，反应过程中N中压强大于M中压强，增大压强，平衡向正反应方向移动；
B．向N中再充入a mol X和b mol Y后达到平衡时的状态与未充入X、Y前相同，即互为等效平衡，根据A的分析可知N中转化率较大；
C．反应初始时X的物质的量未知，故转化率未知；
D．若a=1.2，b=1，并且N中达到平衡时体积为2 L，此时含有0.4 mol Z，则：
          X（g）+3Y（g）?2Z（g）
开始（mol）：1.2    1       0
转化（mol）：0.2   0.6      0.4
平衡（mol）：1     0.4      0.4
则平衡常数K=$\frac{（\frac{0.4}{2}）^{2}}{\frac{1}{2}×（\frac{0.4}{2}）^{3}}$=10，反应温度不变，故通入X前后平衡常数不变，未再通入X前，平衡时气体总物质的量为1.8 mol，通入0.36 mol X后，由体积比与物质的量比成正比可知：$\frac{1.8}{2.16}$=$\frac{2}{V}$，解得通入X后的体积V=2.4 L，再计算浓度商，与平衡常数比较判断反应进行方向，可以确定通入0.36 mol X时v（正）、v（逆）相对大小．

解答 解：A．N中为恒压，M中随反应进行压强减小，反应过程中N中压强大于M中压强，增大压强，平衡向正反应方向移动，故平衡时，X的体积分数：M＞N，故A错误；
B．向N中再充入a mol X和b mol Y后达到平衡时的状态与未充入X、Y前相同，即互为等效平衡，根据A的分析可知，平衡时X的转化率：M＜N，故B正确；
C．反应初始时X的物质的量未知，故转化率未知，故C错误；
D．若a=1.2，b=1，并且N中达到平衡时体积为2 L，此时含有0.4 mol Z，则：
          X（g）+3Y（g）?2Z（g）
开始（mol）：1.2    1       0
转化（mol）：0.2    0.6     0.4
平衡（mol）：1      0.4     0.4
则平衡常数K=$\frac{（\frac{0.4}{2}）^{2}}{\frac{1}{2}×（\frac{0.4}{2}）^{3}}$=10，反应温度不变，故通入X前后平衡常数不变，未再通入X前，平衡时气体总物质的量为1.8 mol，通入0.36 mol X后，由体积比与物质的量比成正比可知：$\frac{1.8}{2.16}$=$\frac{2}{V}$，解得通入X后的体积V=2.4 L，浓度商Qc=$\frac{（\frac{0.4}{2.4}）^{2}}{\frac{1+0.36}{2.4}×（\frac{0.4}{2.4}）^{3}}$=10.59＞K=10，故反应应向逆反应方向进行，则通入0.36 mol X时v（正）＜v（逆），故D正确，
故选：BD．

点评 本题考查化学平衡的计算、平衡常数应用、等效平衡等，难度中等，D选项为易错点、难点，注意容器的体积发生变化，而学生容易按体积不变解答，需要根据平衡常数判断平衡移动方向．