Question

4．如图所示，容器A左侧是可平行移动的活塞．向A中充入1molX和1molY，向B中充入2molX和2molY，起始时V（A）=V（B）=aL．在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器各自发生：X（g）+Y（g）?Z（g）+2W（g），达到平衡时V（A）=1.2aL．试回答：
（1）A中X的转化率为40%．
（2）A、B中X转化率大小关系为A＞B（填“＞”、“＜”、“=”）
（3）打开K，一段时间后又达到新的平衡时，A的体积为2.6aL（连通管中气体体积不计）

Answer 1

分析 （1）A为恒温恒压，利用体积之比等于物质的量之比求出平衡时A中混合气体的物质的量，由方程式可知1molX反应时混合气体物质的量增大1mol，即消耗的X的物质的量等于混合气体物质的量增大量，进而计算X的转化率；
（2）A为恒温恒压，B为恒温恒容，随反应进行B中压强增大，故平衡时A中容器压强小于B中压强，B可以等效为在A的基础上增大压强，平衡逆向移动；
（3）打开开关K，保持温度不变，再达平衡时，等效为开始加入3molX、3molY到达的平衡，恒温恒压下与A中平衡为等效平衡，反应物转化率不变，平衡时混合气体总物质的量为A中3倍，恒温恒压下压强之比等于物质的量之比，进而计算开始加入3molX、3molY到达的平衡时总体积，减去容器B的体积即为A容器体积．

解答 解：（1）A为恒温恒压，反应达到平衡时，A的体积为1.2aL，则平衡时混合气体总物质的量为（1+1）mol×$\frac{1.2aL}{aL}$=2.4mol，由方程式可知1molX反应时混合气体物质的量增大1mol，则消耗的X的物质的量为（2.4-2）mol=0.4mol，故X的转化率为$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，
故答案为：40%；
（2）A为恒温恒压，B为恒温恒容，随反应进行B中压强增大，故平衡时A中容器压强小于B中压强，B可以等效为在A的基础上增大压强，平衡逆向移动，B中X的转化率小于A中X的转化率，即a（A）＞a（B），
故答案为：＞；
（3）打开开关K，保持温度不变，再达平衡时，等效为开始加入3molX、3molY到达的平衡，恒温恒压下与A中平衡为等效平衡，反应物转化率不变，平衡时混合气体总物质的量为A中3倍，恒温恒压下压强之比等于物质的量之比，则开始加入3molX、3molY到达的平衡时总体积为1.2aL×3=3.6aL，故B容器体积为3.6aL-aL=2.6aL，
故答案为：2.6a．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及等效平衡问题，较好的考查学生分析解决问题能力，关键是等效平衡途径的建立，难度中等．