Question

19．如图所示，隔板I固定不动，活塞II可自由移动，M、N两容器中均发生反应：A（g）+3B（g）?2C（g）△H=-192kJ•mol^-1，向M、N中都通入xmolA和ymolB的混合气体，初始M、N容积相同，保持温度不变．下列说法正确的是（　　）

• A． 若平衡时A气体在两容器中的体积分数相等，则x一定等于y
• B． 若x：y=1：2，则平衡时，M中的转化率：A＞B
• C． 若x：y=1：3，当M中放出热量172.8kJ时，A的转化率为90%
• D． 若x=1.2，y=1，N中达平衡时体积为2L，含有C 0.4mol，再通入0.36molA时，υ_正、υ_逆大小无法比较

Answer 1

分析 M容器保持恒容，N容器保持恒压，由于反应前后的气体系数和不等，所以两个平衡态也不一样，
A．让M、N中平衡时A的体积分数一样，那么只能是M或N中，反应前后不论限度多少，A的体积分数始终为定值，假定反应的A为zmol，利用三段式表示平衡时各组分的物质的量，进而表示出A的体积分数，据此判断；
B．由于x：y=1：2，即y=2 x，设反应中消耗掉amolA，用a表示参加反应的B的物质的量，表示出转化率，据此比较；
C．题目中热化学方程式的意义为1molA完全反应，放热192 kJ，根据实际放出的热量计算参加反应的A的物质的量，进而表示出转化率进行判断；
D．根据平衡时C的物质的量，利用三段式计算出平衡时各组分的物质的量，进而计算平衡常数．再通入0.36 molA时，假定平衡不移动，恒温恒压下，体积之比等于物质的量之比，据此计算通入0.36 molA时瞬间体积，再计算各物质的量的浓度，进而计算浓度商，与平衡常数比较，判断平衡移动，据此确定．

解答 解：M容器保持恒容，N容器保持恒压，由于反应前后的气体系数和不等，所以两个平衡态也不一样，
A．要让M、N中平衡时A的体积分数一样，那么只能是M或N中，反应前后不论限度多少，A的体积分数始终为定值，假定反应的A为zmol，则：
        A（g）+3B（g）?2C（g）
起始：x     y
反应：z     3z        2z
平衡：x-z   y-3z       2z
故平衡时A的体积分数为：$\frac{x-z}{x+y-2z}$，A的体积分数始终为定值，则x=y，故A正确；
B．x：y=1：2，即y=2 x，设反应中消耗掉amolA，则：
            A（g）+3B（g）?2C（g）
初始（mol）：x     2x         0
变化（mol）：a     3a         2a
故A的转化率=$\frac{a}{x}$，B的转化率=$\frac{3a}{2x}$，则平衡时，M中的转化率：A＜B，故B错误；
C．题目中热化学方程式的意义：若1molA完全反应，放热192 kJ，当M中放出热量172.8 kJ时，参加反应的A的物质的量为：$\frac{172.8kJ}{192kJ}$×1mol=0.9mol，故A的转化率为：$\frac{0.9}{x}$，故C错误；
D．x=1.2，y=1，N中达到平衡时体积为2 L，含有C 0.4 mol，则：
      A（g）+3B（g）?2C（g）
起始：1.2     1
反应：0.2     0.6     0.4
平衡：1       0.4     0.4
故A、B、C的平衡浓度分别为0.5mol/L、0.2mol/L、0.2mol/L，
则平衡常数K=$\frac{0.22}{0.5×0.23}$=10，
原平衡体系中，2.0L容器中含有分子物质的量为（1.0+0.4+0．mol=1.8mol，当加入0.36molA，体系瞬间有分子物质的量为（1.8+0.36）mol=2.16mol，N容器恒温、恒压，则容器体积比=气体的物质的量比，即：2.16mol：1.8mol=V：2L，瞬间总体积（V）变为 $\frac{2.16mol×2L}{1.8mol}$=2.4L，此时的浓度商Qc=$\frac{（{\frac{0.4}{2.4}）}^{2}}{\frac{1.36}{2.4}×（\frac{0.4}{2.4}）^{3}}$=2.4L=10.6，Qc＞K，所以，平衡要逆向移动，即v（正）＜v（逆），故D错误；
故选A．

点评 本题考查化学平衡的计算、平衡常数的计算等，难度较大，D选项为易错点、难点，注意根据平衡常数判断平衡移动方向，A选项中注意数据的分析处理．