Question

20．如圖所示隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動，M、N兩個容器中均發(fā)生如下反應：A（g）+3B（g）?2C（g）△H=-192kJ•mol^-1．初始M、N容積相同，保持溫度不變，向M、N中分別通入x mol A和y mol B的混合氣體．下列說法不正確的是（　�。�

• A． 若平衡時A氣體在兩容器中的體積分數(shù)相等，則x一定等于y
• B． 若x：y=1：2，則平衡時，M中的轉化率：A＜B
• C． 若x：y=1：3，當M中放出熱量172.8 kJ時，A的轉化率為90%
• D． 若x=1.4，y=1，N中達到平衡時體積為2L，C為0.4mol，則反應起始時M的體積為2.4L

Answer 1

分析 M容器保持恒容，N容器保持恒壓，由于反應前后的氣體系數(shù)和不等，所以兩個平衡態(tài)也不一樣，
A、讓M、N中平衡時A的體積分數(shù)相等，那么在M或N中，反應前后不論限度多少，A的體積分數(shù)始終為定值，假定反應的A為zmol，利用三段式表示平衡時各組分的物質的量，進而表示出A的體積分數(shù)，據此判斷；
B、由于x：y=1：2，即y=2 x，設反應中消耗掉amolA，用a表示參加反應的B的物質的量，表示出轉化率，據此比較；
C、題目中熱化學方程式的意義為1molA完全反應，放熱192 kJ，根據實際放出的熱量計算參加反應的A的物質的量，進而表示出轉化率進行判斷；
D、根據平衡時C的物質的量，利用三段式計算出平衡時各組分的物質的量，根據壓強一定時，物質的量之比等于體積比計算．

解答 解：M容器保持恒容，N容器保持恒壓，由于反應前后的氣體系數(shù)和不等，所以兩個平衡態(tài)也不一樣，
A、讓M、N中平衡時A的體積分數(shù)相等，那么在M或N中，反應前后不論限度多少，A的體積分數(shù)始終為定值，假定反應的A為zmol，則：
       A（g）+3B（g）?2C（g）
起始：x         y            0
反應：z       3z           2z
平衡：x-z    y-3z         2z
故平衡時A的體積分數(shù)為$\frac{x-z}{x+y-2z}$，A的體積分數(shù)始終為定值，則x=y，故A正確；
B、x：y=1：2，即y=2 x，設反應中消耗掉amolA，則：
                    A（g）+3B（g）?2C（g）
初始（mol）：x          2x            0
變化（mol）：a           3a          2a
故A的轉化率=$\frac{a}{x}$，B的轉化率=$\frac{3a}{2x}$，則平衡時，M中的轉化率：A＜B，故B正確；
C、題目中熱化學方程式的意義：若1molA完全反應，放熱192 kJ，當M中放出熱量172.8 kJ時，參加反應的A的物質的量為$\frac{172.8kJ}{192kJ}$×1mol=0.9mol，故A的轉化率為$\frac{0.9}{x}$，故C錯誤；
D、若x=1.4，y=1，N中達到平衡時體積為2 L，含有C 0.4 mol，則：
           A（g）+3B（g）?2C（g）
起始：1.4        1             0
反應：0.2       0.6          0.4
平衡：1.2         0.4         0.4
故A、B、C的平衡時的物質的量分別為1.2mol、0.4mol、0.4mol，則平衡時總物質的量為2mol，
根據壓強一定時，物質的量之比等于體積比，設平衡時體積為VL，則$\frac{2.4mol}{2mol}=\frac{2L}{VL}$，所以V=$\frac{5}{3}$L，初始M、N容積相同，所以體積為$\frac{5}{3}$L，故D錯誤；
故選CD．

點評 本題考查化學平衡的計算、轉化率的計算等，難度較大，D選項為易錯點、難點，注意根據平衡常數(shù)判斷平衡移動方向，A選項中注意數(shù)據的分析處理．