Question

在恒温时，向某密闭容器中通入2mol X和1mol Y气体，发生如下反应：
2X(气)＋Y(气)2Z(气)，压强一定时，测得在平衡时Z的体积分数为0.4。
（1）与上述平衡保持同温、同压，若向密闭容器中通入4mol X(气)、2mol Y(气)，达到平衡，则Z的体积分数为         ；平衡时，气体的总物质的量是              。
（2）若向密闭器中通入X（气）和Y（气）的物质的量分别记为n（X）、n（Y），保持容器容积不变，并满足平衡时Z的体积分数为0.4，则n（X）/n（Y）的取值范围为       。

Answer 1

（1）0.4  5mol   
（2）2＜n（x）/n（y）＜5

试题分析：（1）同温、同压条件下，充入物质的物质的量比与原平衡时的比值相同，则两个平衡等效。本题中，开始时X、Y的物质的量比是2:1，后来X、Y的物质的量比是4:2=2:1，所以再达平衡与原平衡等效，Z的体积分数仍是0.4；设Y转化xmol,则X转化2xmol，生成Z2xmol，则有2x/(4-2x+2-x+2x)=0.4,解得x=1,所以平衡时气体的总物质的量是4-2x+2-x+2x=5mol；
（2）设n（X）/n（Y）=a，Y转化xmol,根据（1）知平衡时气体总物质的量是n（X）+ n（Y）-x，则Z的体积分数=2x/(n（X）+ n（Y）-x)=0.4，即x/ n（Y）=(a+1)/6，也是Y的转化率。根据（1）的计算得知原平衡中Y的转化率是50%。保持容器的体积不变，与原平衡比压强减小，压强减小，平衡逆向移动，导致Z的体积分数小于0.4，要想保持Z的体积分数仍为0.4，所以需要增大压强，使平衡右移，Y的转化率将大于50%，所以(a+1)/6>50%,解得a>2；又可逆反应中Y的转化率(a+1)/6<1，解得a<5，所以2<a<5。