Question

3．已知可逆反应：X（g）+3Y（g）═2Z（g）△H＜0，甲、乙为恒容、等体积的真空密闭容器，向甲中加入1molX和 3molY，在一定条件下达到平衡时放出热量为Q₁KJ．在相同条件下，向乙容器中加入2molZ，达到平衡时吸收热量Q₂KJ，已知 Q₁=3Q₂．下列叙述正确的是（　　）

• A． 平衡时甲、乙中Z的体积分数甲＞乙
• B． 平衡时甲中X的转化率为75%
• C． 达到平衡后，再向乙中加入0.25molX，0.75molY和1.5molZ，平衡向生成x的方向移动
• D． 乙中反应的热化学方程式：2Z（g）═X（g）+3Y（g）△H=+Q₂kJ•mol^-1

Answer 1

分析 由Q₁=3Q₂，可知△n_甲（X）=3△n_乙（X），设甲中A反应的物质的量为x，则乙中反应生成A物质的量为$\frac{x}{3}$，
 甲        X（g）+3Y（g）═2Z（g）
起始（mol）：1      3         0
转化（mol）：x      3x        2x
平衡（mol）：1-x   3-3x       2x
乙中逆向进行  X（g）+3Y（g）═2Z（g）
起始（mol）：0      0         2
转化（mol）：$\frac{x}{3}$     x         $\frac{2x}{3}$           
平衡 （mol）：$\frac{x}{3}$     x        2-$\frac{2x}{3}$       
利用“一边倒法”，可知“1 mol X、3 mol Y”与“2 mol Z”是等效物料，它们在同温同容的条件下建立的平衡状态完全相同，则1-x=$\frac{x}{3}$，计算得到x=0.75，以此解答该题．

解答 解：由Q₁=3Q₂，可知△n_甲（X）=3△n_乙（X），设甲中A反应的物质的量为x，则乙中反应生成A物质的量为$\frac{x}{3}$，
 甲        X（g）+3Y（g）═2Z（g）
起始（mol）：1      3         0
转化（mol）：x      3x        2x
平衡（mol）：1-x   3-3x       2x
乙中逆向进行  X（g）+3Y（g）═2Z（g）
起始（mol）：0      0         2
转化（mol）：$\frac{x}{3}$     x         $\frac{2x}{3}$           
平衡 （mol）：$\frac{x}{3}$     x        2-$\frac{2x}{3}$       
利用“一边倒法”，可知“1 mol X、3 mol Y”与“2 mol Z”是等效物料，它们在同温同容的条件下建立的平衡状态完全相同，则1-x=$\frac{x}{3}$，计算得到x=0.75，
A．两个平衡为等效平衡，故平衡时甲、乙中Z的体积分数甲=乙，故A错误；
B．平衡时甲中X的转化率为α（X）=$\frac{0.75}{1}$×100%=75%，故B正确；
C．利用“一边倒法”，可知再加入“0.25molX，0.75molY和1.5molZ，”与再加入“2 mol Z”等效，在恒温恒容条件下相当于增大压强，平衡向生成Z的方向移动，故C错误；
D．乙中反应掉的Z为 $\frac{2×0.75}{3}$=0.5mol，所给热化学方程式中2molZ对应的反应热应为+4Q₂ kJ•mol^-1，故D错误，
故选B．

点评 本题考查化学平衡的计算，难度较大．注意平衡三段式和等效平衡的应用，侧重学生的逻辑推理能力和发散思维能力的培养．