Question

如图所示，当关闭阀门K时，向甲中充入1.5mol A、3.5mol B，向乙中充入3mol A、7mol B，起始时，甲、乙体积均为VL．在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中各自发生下列反应：
3A（g）+2B（g）═C（g）+2D（g）；△H＜0达到平衡（Ⅰ）时，V（乙）=0.86VL．请回答：
（1）乙中B的转化率为______；
（2）甲中D和乙中C的物质的量比较：______（填“相等”、“前者大”、“后者大”）；
（3）打开K，过一段时间重新达平衡（Ⅱ）时，乙的体积为______（用含V的代数式表示，连通管中气体体积忽略不计．）

Answer 1

【答案】分析：（1）乙为等温等压容器，3A（g）+2B（g）═C（g）+2D（g）；气体减少2mol，则B反应了2mol，乙中10mol对应VL 则0.86VL对应8.6mol，故乙中气体减少了1.4mol；
（2）甲相对乙体积无法改变，正反应气体体积减小的反应，最终达到平衡后，体积减小压强减小；乙中是恒压容器，所以甲中转化率小于乙，甲中D物质的量＜2倍乙中D的物质的量=乙中C的物质的量；
（3）此时所达平衡Ⅱ及乙容器平衡I互为恒温恒压下的等效平衡，解题方法为一边倒极值，极值成正比关系，由题意打开阀门后，整个系统反应同乙，故反应后总体积为1.5×0.86V=1.29VL，减去甲中容积VL，则乙的体积为 0.29VL．
解答：解：（1）乙为等温等压容器，3A（g）+2B（g）═C（g）+2D（g）；气体减少2mol，则B反应了2mol，乙中10mol对应VL 则0.86VL对应8.6mol 故乙中气体减少了1.4mol；反应的B物质的量为1.4mol；所以B的转化率=×100%=20%，故答案为：20%；
（2）若甲、乙两容器中A的转化率相等，则甲中D和乙中的C物质的量相等，甲相对乙体积无法改变，正反应气体体积减小的反应，最终达到平衡后，体积减小压强减小；乙中是恒压容器，所以甲中转化率小于乙，甲中D物质的量＜2倍乙中D的物质的量=乙中C的物质的量；现乙中平衡气体的压强比甲中平衡气体的压强大，故乙中A的转化率比甲中A的转化率大，则甲中D的物质的量比乙中C的物质的量要小，故答案为：后者大；
（3）此时所达平衡Ⅱ及乙容器平衡I互为恒温恒压下的等效平衡，解题方法为一边倒极值，极值成正比关系，由题意打开阀门后，整个系统反应同乙，未打开K，乙容器中3molA反应气体体积减小到0.86VL，打开K后容器中A的物质的量为4.5mol，故反应后总体积为×0.86V=1.29VL，减去甲中容积VL，则乙的体积为 0.29VL，故答案为：0.29V．
点评：本题考查了化学平衡的分析判断，主要考查了恒温恒容容器，恒温恒压容器中的平衡分析判断，物质转化率的计算，题目难度较大．