Question

8．某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：X（g）+mY（g）?3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%，在此平衡体系中加入1molZ（g），再将达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变．下列叙述不正确的是（　　）

• A． m=2
• B． 两次平衡的平衡常数相同
• C． X与Y的平衡转化率之比为1：1
• D． 第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol•L^-1

Answer 1

分析 A．平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%，在此平衡体系中加入1molZ（g），再将达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，说明反应前后气体计量数之和不变；
B．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变；
C．设第一次达到平衡状态时X参加反应的物质的量为amol，根据转化率=$\frac{参加反应的物质的量}{初始物质的量}×100%$进行计算；
D．该反应的反应前后气体计量数之和不变，第一次反应是按照X、Y的计量数之比来投料，所以第二次平衡与第一次平衡是等效平衡，两次平衡后各物质的含量不变，据此解答．

解答 解：A．平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%，在此平衡体系中加入1molZ（g），再将达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，说明反应前后气体计量数之和不变，所以m=2，故A正确；
B．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，所以两次平衡的平衡常数相同，故B正确；
C．设第一次达到平衡状态时X参加反应的物质的量为amol，
           X（g）+2Y（g）?3Z（g）
开始（mol）  1      2       0
转化（mol）  a      2a     3a
平衡（mol）（1-a）（2-2a）  3a
相同条件下，气体的体积与物质的量成正比，所以其体积分数等于其物质的量分数，即（1-a）：（2-2a）：3a=30%：60%：10%，所以a=0.1，则参加反应的△n（X）=0.1mol、△n（Y）=0.2mol，
转化率=$\frac{参加反应的物质的量}{初始物质的量}×100%$，
X的转化率=$\frac{0.1mol}{1mol}×100%$=10%，Y的转化率=$\frac{0.2mol}{2mol}×100%$=10%，所以X和Y的转化率之比为1：1，故C正确；
D．该反应的反应前后气体计量数之和不变，第一次反应是按照X、Y的计量数之比来投料，所以第二次平衡与第一次平衡是等效平衡，两次平衡后各物质的含量不变，投入Z后，设Z参加反应的物质的量为3bmol，
                 X（g）+2Y（g）?3Z（g）
第一次平衡（mol）：0.9     1.8       0.3
加入1molZ：0.9     1.8       1.3
转化：b       2b        3b
第二次平衡（mol）：（0.9+b） （1.8+2b）（1.3-3b）
各物质含量不变，所以（0.9+b）：（1.8+2b）：（1.3-3b）=30%：60%：10%=3：6：1，
b=0.3，n（Z）=（1.3-0.9）mol=0.4mol，Z的物质的量浓度=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L，故D错误；
故选D．

点评 本题为2015年高考题，考查化学平衡计算、等效平衡、平衡常数等知识点，侧重考查学生分析计算能力，注意平衡常数、电离平衡常数、溶度积常数、盐类水解平衡常数都只与温度有关，与浓度无关，难点是D选项计算，题目难度中等．