Question

8．某溫度下，在2L的密閉容器中，加入1molX（g）和2molY（g）發生反應：X（g）+mY（g）?3Z（g），平衡時，X、Y、Z的體積分數分別為30%、60%、10%，在此平衡體系中加入1molZ（g），再將達到平衡后，X、Y、Z的體積分數不變．下列敘述不正確的是（　　）

• A． m=2
• B． 兩次平衡的平衡常數相同
• C． X與Y的平衡轉化率之比為1：1
• D． 第二次平衡時，Z的濃度為0.4mol•L^-1

Answer 1

分析 A．平衡時，X、Y、Z的體積分數分別為30%、60%、10%，在此平衡體系中加入1molZ（g），再將達到平衡后，X、Y、Z的體積分數不變，說明反應前后氣體計量數之和不變；
B．平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變；
C．設第一次達到平衡狀態時X參加反應的物質的量為amol，根據轉化率=$\frac{參加反應的物質的量}{初始物質的量}×100%$進行計算；
D．該反應的反應前后氣體計量數之和不變，第一次反應是按照X、Y的計量數之比來投料，所以第二次平衡與第一次平衡是等效平衡，兩次平衡后各物質的含量不變，據此解答．

解答 解：A．平衡時，X、Y、Z的體積分數分別為30%、60%、10%，在此平衡體系中加入1molZ（g），再將達到平衡后，X、Y、Z的體積分數不變，說明反應前后氣體計量數之和不變，所以m=2，故A正確；
B．平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，所以兩次平衡的平衡常數相同，故B正確；
C．設第一次達到平衡狀態時X參加反應的物質的量為amol，
           X（g）+2Y（g）?3Z（g）
開始（mol）  1      2       0
轉化（mol）  a      2a     3a
平衡（mol）（1-a）（2-2a）  3a
相同條件下，氣體的體積與物質的量成正比，所以其體積分數等于其物質的量分數，即（1-a）：（2-2a）：3a=30%：60%：10%，所以a=0.1，則參加反應的△n（X）=0.1mol、△n（Y）=0.2mol，
轉化率=$\frac{參加反應的物質的量}{初始物質的量}×100%$，
X的轉化率=$\frac{0.1mol}{1mol}×100%$=10%，Y的轉化率=$\frac{0.2mol}{2mol}×100%$=10%，所以X和Y的轉化率之比為1：1，故C正確；
D．該反應的反應前后氣體計量數之和不變，第一次反應是按照X、Y的計量數之比來投料，所以第二次平衡與第一次平衡是等效平衡，兩次平衡后各物質的含量不變，投入Z后，設Z參加反應的物質的量為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
轉化：b       2b        3b
第二次平衡（mol）：（0.9+b） （1.8+2b）（1.3-3b）
各物質含量不變，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的物質的量濃度=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L，故D錯誤；
故選D．

點評 本題為2015年高考題，考查化學平衡計算、等效平衡、平衡常數等知識點，側重考查學生分析計算能力，注意平衡常數、電離平衡常數、溶度積常數、鹽類水解平衡常數都只與溫度有關，與濃度無關，難點是D選項計算，題目難度中等．