Question

已知X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g）△H=-Q₁kJ/mol（Q₁＞0），在一個有催化劑的固定容積的容器中加入1molX和1molY，在500℃時充分反應，達平衡后Z的濃度為w mol/L，放出熱量Q₂kJ．
（1）若在原來的容器中，加入2molZ和1molW，500℃時充分反應達平衡后，吸收熱量Q₃kJ，Z的濃度

 

（填“＞”“＜”“=”）w mol/L，Q₁、Q₂、Q₃之間滿足何種關系

 

 （用代數(shù)式表示）．
（2）如圖中P是可自由平行滑動的活塞，關閉K，在相同溫度下，向A容器中充入2mol X和2mol Y，向B容器中充入1mol X和1mol Y，兩容器分別發(fā)生上述反應．已知，起始時容器A和B的體積均為a L．試回答：
①反應達到平衡時，容器B的體積為1.2a L，B容器中X的轉化率為

 

，A、B兩容器中X的轉化率的大小關系為B

 

A（填“＞”、“＜”、“=”）
②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為

 

L（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）．

Answer 1

考點：化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）恒溫恒容下，2molZ和1molW完全轉化到左邊，可得1molX₂和1molY₂，故與原平衡為等效平衡，平衡時Z的濃度相同；
同一可逆反應，相同溫度下，正、逆反應的反應熱數(shù)值相等，但符號相反，令平衡時Z的物質的量為nmol，根據(jù)反應熱計算兩個過程的熱量數(shù)值，據(jù)此判斷；
（2）①B為恒溫恒壓，利用體積之比等于物質的量之比，求出平衡時B中混合氣體的物質的量，令轉化的X的物質的量為xmol，利用三段式列方程求出，再利用轉化率的定義計算X的轉化率；A容積不變，而B容積縮小，A中容器壓強大于B中壓強，平衡向逆反應方向移動；
②打開K達到平衡時，平衡體系的組成與原B容器中相同，物質的轉化率相同，平衡時各組分的含量相同．

解答： 解：（1）恒溫恒容下，2molZ和1molW完全轉化到左邊，可得1molX₂和1molY₂，故與原平衡為等效平衡，平衡時Z的濃度相同，故c（Z）=Wmol?L^-1，
同一可逆反應，相同溫度下，正、逆反應的反應熱數(shù)值相等，但符號相反，令平衡時Z的物質的量為nmol，
對于反應X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g）△H=-Q₁kJ?mol^-1，則Q₂=n×

Q1

2

，
對于反應?2Z（g）+W（g）?X（g）+Y（g）△H=Q₃kJ?mol^-1，Z反應的物質的量為（2-n）mol，故Q₃=（2-n）×

Q1

2

=Q₁-n×

Q1

2

，故Q₁=Q₂+Q₃，
故答案為：=；Q₁=Q₂+Q₃；
（2）①：（1）B為恒溫恒壓，反應前后體積之比等于物質的量之比，令平衡后B中混合氣體的物質的量為n，則：
aL：1.2aL=2mol：n，解答n=2.4mol，
        X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g）
開始：1mol       1mol            0mol     0mol
轉化：xmol       xmol            2xmol    xmol
平衡：（1-x）mol （1-x）mol        2xmol    xmol
所以：（1-x）mol+（1-x）mol+2xmol+xmol=2.4mol，
解得x=0.4，
X的轉化率為

0.4

1

×100%=40%；
A容積不變，而B容積增大，所以A中容器壓強大于B中壓強，平衡向逆反應方向移動，X的轉化率小于B中X的轉化率．
故答案為：40%；＞；
②打開K達到的平衡，可等效為開始打開K達到的平衡，與原B中平衡等效，X的轉化率相同，此時相當于容器中起始含有3molX和3mol Y，由于與原B為等效平衡，所以平衡時總物質的量為2.4×3mol=7.2mol，體積之比等于物質的量之比，容器的總體積為原B平衡時體積的3倍，即3.6aL，故此時B的體積3.6aL-aL=2.6aL，
故答案為：2.6a．

點評：本題考查等效平衡，化學平衡的有關計算等，難度中等，注意（1）中不同方向建立的完全等效平衡，吸收與放出的熱量之和等于反應熱數(shù)值．