题目内容

19.在恒温时,向某密闭容器中通入2mol X和1mol Y气体,发生如下反应:2X (气)+Y(气)?2Z(气),压强一定时,测得在平衡时Z的体积分数为0.4.
(1)与上述平衡保持同温、同压,若向密闭容器中通入4mol X(气)、2mol Y(气),达到平衡,则Z的体积分数为40%;平衡时,气体的总物质的量是5mol.
(2)若向密闭器中通入X(气)和Y(气)的物质的量分别记为n(X)、n(Y),保持容器容积不变,并满足平衡时Z的体积分数为0.4,则n(X)/n(Y)的取值范围为0.5<$\frac{n(X)}{n(Y)}$<5.

分析 (1)与原平衡为等效平衡,各组分的含量与原平衡对应相同,利用三段式解题法计算.根据Z的体积分数为0.4列方程,求解.
(2)根据Z的体积分数为0.4列方程,反应物不能完全反应,平衡时不零,列不等式,联立求解.

解答 解:(1)恒温时,密闭容器中通入2molX(g)和1molY(g) 发生反应达平衡,压强一定时Z的体积分数为0.4.与上述平衡保持同温、同压,且n (X):n (Y)=2:1,
则为等效平衡,Z的体积分数仍为0.4.设消耗Y物质的量为x,
                    2X(g)+Y(g)?2Z(g),
起始物质的量(mol) 4       2       0
变化物质的量(mol) 2x       x       2x
平衡物质的量(mol)4-2x     2-x      2x
则有$\frac{2x}{(4-2x+2-x+2x)}$×100%=40%,解得x=1,
n(总)=4-2x+2-x+2x=6-x=5mol,
故答案为:40%;5mol;
(2)设反应过程中Y的消耗量为y,
                   2X(g)+Y(g)?2Z(g),
起始物质的量(mol)  n(X) n(Y)      0
变化物质的量(mol)   2y      y          2y
平衡物质的量(mol)n(X)-2y  n(Y)-y    2y
据题意$\frac{2y}{n(X)-2y+n(Y)+2y}$×100%=40%,
解得n(X)+n(Y)=6y…①,且n(X)-2y>0…②,n(Y)-y>0…③,
联立①③解得:n(X)+n(Y)<6n(Y),n(X)<5n(Y);
联立①②得到:n(X)+n(Y)<$\frac{1}{2}$×6n(Y),n(X)>0.5n(Y),
得到:0.5n(Y)<n(X)<5n(Y)
故答案为:0.5<$\frac{n(X)}{n(Y)}$<5.

点评 本题考查等效平衡的计算,题目难度较大,注意准确理解等效平衡的原理和应用.

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