Question

如图所示向A中充入2mol X、2mol Y，向B中充入1mol X、1mol Y，起始时，V（A）=V（B）=a L．在相同温度和有催化剂存在下，两容器中各自发生下述反应：X（g）+Y（g）?2Z（g）+2W（g）；△H＜0．达到平衡时，V（A）=1.2a L．
试回答：
（1）A中X的转化率α（X）

 

．
（2）A、B中X的转化率的关系：α（X）_A

 

α（X）_B．（填“＜”“＞”或“=”）
（3）打开K，一段时间又达到平衡，A的体积为

 

L．（连通管中气体体积不计）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）A为恒温恒压过程，体积之比等于物质的量之比，据此计算平衡后A中平衡时混合气体的物质的量，根据差量法计算参加反应的X的物质的量，利用转化率定义计算；
（2）A为恒温恒压容器，A中充入2mol X和2molY与A中充入1mol X和1molY等效，X的转化率相同；B为恒温恒容容器，反应前后是气体体积变大的反应，向B中充入1mol X和1mol Y，随着反应进行B容器相当增大压强，平衡还要逆向进行，所以平衡后A中的X的转化率大；
（3）故打开K保持温度不变，又是恒压，反应物又成比例，所以达到新平衡与开始A中充入2mol X、2mol Y到达的平衡相同，根据X的转化率计算转化的X的物质的量，进而计算平衡后总的物质的量增大量，计算平衡后混合气体总的物质的量，再根据体积之比等于物质的量之比计算总体积，进而计算A容器的体积，据此判断．

解答： 解：（1）A为恒温恒压过程，达到平衡时V_A=1.2a L，等压等温条件下，气体的体积之比等于气体的物质的量之比，所以平衡后混合气体的物质的量是4mol×1.2=4.8mol，设参加反应的X的物质的量为m mol，则：
X（g）+Y（g）?2Z（g）+2W（g）  物质的量增多
1mol                            2mol
mmol                          （4.8-4）mol 
所以，m=0.4
所以X物质的转化率=

0.4mol

2mol

=20%；
故答案为：20%；
（2）A为恒温恒压容器，A中充入2mol X和2molY与A中充入1mol X和1molY等效，X的转化率相同；B为恒温恒容容器，反应前后是气体体积变大的反应，向B中充入1mol X和1mol Y，随着反应进行B容器相当增大压强，平衡还要逆向进行，所以平衡后A中的X的转化率大；
故答案为：＞；
（3）故打开K保持温度不变，又是恒压，反应物又成比例，所以达到新平衡与开始A中充入2mol X、2mol Y到达的平衡相同，X的转化率为20%，参加反应的X的总的物质的量为3mol×20%=0.6mol，则：
X（g）+Y（g）?2Z（g）+2W（g） 物质的量增多
1mol                          2mol
0.6mol                       1.2mol
故平衡后容器内总的物质的量为（1mol+1mol+2mol+2mol）+1.2mol=7.2mol，气体的体积之比等于气体的物质的量之比，则总容器的体积为aL×

7.2mol

4mol

=1.8a，则A的体积为1.8a-a=0.8a；
故答案为：0.8a．

点评：本题主要考查化学平衡计算，难度较大，注意等效平衡的利用是解题的关键．