Question

在恒溫時，向某密閉容器中通入2mol X和1mol Y氣體，發生如下反應：
2X(氣)＋Y(氣)2Z(氣)，壓強一定時，測得在平衡時Z的體積分數為0.4。
（1）與上述平衡保持同溫、同壓，若向密閉容器中通入4mol X(氣)、2mol Y(氣)，達到平衡，則Z的體積分數為         ；平衡時，氣體的總物質的量是              。
（2）若向密閉器中通入X（氣）和Y（氣）的物質的量分別記為n（X）、n（Y），保持容器容積不變，并滿足平衡時Z的體積分數為0.4，則n（X）/n（Y）的取值范圍為       。

Answer 1

（1）0.4  5mol   
（2）2＜n（x）/n（y）＜5

解析試題分析：（1）同溫、同壓條件下，充入物質的物質的量比與原平衡時的比值相同，則兩個平衡等效。本題中，開始時X、Y的物質的量比是2:1，后來X、Y的物質的量比是4:2=2:1，所以再達平衡與原平衡等效，Z的體積分數仍是0.4；設Y轉化xmol,則X轉化2xmol，生成Z2xmol，則有2x/(4-2x+2-x+2x)=0.4,解得x=1,所以平衡時氣體的總物質的量是4-2x+2-x+2x=5mol；
（2）設n（X）/n（Y）=a，Y轉化xmol,根據（1）知平衡時氣體總物質的量是n（X）+ n（Y）-x，則Z的體積分數=2x/(n（X）+ n（Y）-x)=0.4，即x/ n（Y）=(a+1)/6，也是Y的轉化率。根據（1）的計算得知原平衡中Y的轉化率是50%。保持容器的體積不變，與原平衡比壓強減小，壓強減小，平衡逆向移動，導致Z的體積分數小于0.4，要想保持Z的體積分數仍為0.4，所以需要增大壓強，使平衡右移，Y的轉化率將大于50%，所以(a+1)/6>50%,解得a>2；又可逆反應中Y的轉化率(a+1)/6<1，解得a<5，所以2<a<5。
考點：考查等效平衡的判斷及計算