Question

一定温度下，在一个带有活塞的容积可变的密闭容器中（活塞的一端与大气相通），发生如下反应：X（g）+3Y（g）=2Z（g）△H＜0若反应开始时充入2moIX和8molY，达到平衡后，测得平衡时混合气体的总物质的量为8.4mol，X的体积分数为w%．
（1）写出该反应平衡常数的表达式______，并计算平衡时X的转化率______．
（2）若增大压强，该反应的化学反应速率将______，该反应的K值将______ （均填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的X、Y、Z的物质的量，若反应达平衡后，混合气体中x的体积分数仍为w%，那么：
若a=1，c=2，则b=______，在此情况下反应起始时将向______方向进行．
（4）保持上述反应温度不变，若按下列四种配比作为起始物质，达平衡后X的体积分数大于w%的是______．（填序号）
A．4molZ                      B．2.5molX、4.5molY和 1molZ
C．3molX和 6molY             D．1molX和 4molZ．

Answer 1

【答案】分析：（1）平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值；
根据差量法计算出参加反应的X的物质的量，再根据转化率定义计算X的转化率．
（2）增大压强，化学反应速率增大；
平衡常数只受温度影响，温度不变平衡常数不变．
（3）混合气体中X的体积分数仍为w%，为等效平衡．恒温恒压下，反应前后气体体积变化，按化学计量数转化到左边满足X与Y的物质的量之比为1：4即可；
根据（1）中计算可知平衡时Z的体积分数，此情况下的Z的体积分数与平衡时Z的体积分数相比判断平衡移动．
（4）对X（g）+3Y（g）2Z（g）反应，对于原平衡向正反应移动X的体积分数减小，向逆反应移动平衡时X的体积分数增大，恒温恒压下，反应前后气体体积变化，按化学计量数转化到左边满足X与Y的物质的量之比为1：4，与原平衡等效，再根据选项具体分析，平衡移动．
解答：解：（1）平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值，所以平衡常数．
开始X的物质的量为2moIX，则
   X（g）+3Y（g）2Z（g）  物质的量减少△n
   1                      2             2
 0.8mol                1.6mol     2mol+8mol-8.4mol=1.6mol
所以，平衡时X的转化率为×100%=40%．
故答案为：；40%
（2）增大压强，单位体积内活化分子数增大，化学反应速率增大；平衡常数只受温度影响，温度不变平衡常数不变．
故答案为：增大；不变
（3）混合气体中X的体积分数仍为w%，为等效平衡．恒温恒压下，反应前后气体体积变化，按化学计量数转化到左边满足X与Y的物质的量之比为1：4．
X（g）+3Y（g）2Z（g）
1mol  3mol              2mol     
所以（1+1）：（b+3）=1：4，解得b=5．
由（1）可知平衡时Z的体积分数为=，此情况下的Z的体积分数为=，＜，所以反应向逆反应方向进行．
故答案为：5；逆反应
（4）平衡向正反应移动X的体积分数减小，向逆反应移动平衡时X的体积分数增大．
A、开始加4molZ，等效为开始加入2moIX和6molY，与原平衡相比，Y的物质的量减小，X与Y的物质的量之比为1：3，大于1：4，与原平衡相比，平衡向逆反应移动，X的体积分数增大，故A正确；
B、开始加入2.5molX、4.5molY和 1molZ，等效为开始加入3moIX和6molY，X与Y的物质的量之比为1：2，大于1：4，与原平衡相比，平衡向逆反应移动，X的体积分数增大，故B正确；
C、开始加入3molX和 6molY，X与Y的物质的量之比为1：2，大于1：4，与原平衡相比，平衡向逆反应移动，X的体积分数增大，故C正确；           
D、开始加入1molX和 4molZ，等效为开始加入3molX和6molY，X与Y的物质的量之比为1：2，大于1：4，与原平衡相比，平衡向逆反应移动，X的体积分数增大，故D正确；
故选：ABCD
点评：考查化学平衡移动、计算及等效平衡，难度较高，注意理解等效平衡：
（1）恒温恒容下，改变起始加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相等，则达平衡后与原平衡等效 （2）恒温恒容下，对于反应前后都是气体且物质的量相等的可逆反应，改变起始加入物质的物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效 （3）恒温恒压下，改变起始加入物质的物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效