Question

【題目】如圖所示，當關閉閥門K時，向甲中充入1.5 mol A、3.5 mol B，向乙中充入3 mol A、7 mol B，起始時，甲、乙體積均為V L。在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器中各自發生下列反應：3A(g)+ 2B(g)C(g)＋2D(g)；ΔH<0達到平衡(Ⅰ)時，V(乙)=0.86V L。請回答：

(1)乙中B的轉化率為______________；

(2)甲中D和乙中C的物質的量比較：__________(填“相等”、“前者大”、“后者大”)；

(3)打開K，過一段時間重新達平衡(Ⅱ)時，乙的體積為________(用含V的代數式表示，連通管中氣體體積忽略不計)。

Answer 1

【答案】（6分）

（1）20%（2分） （2）后者大 （2分） （3）0.29V（2分）

【解析】

試題（1）設到達平衡時乙容器中B的物質的量減少xmol，

3A(g)+ 2B(g)C(g)＋2D(g)

開始（mol） 3 7

消耗（mol） 1.5x x 0.5x x

平衡（mol） 3-1.5x 7-x 0.5x x

根據恒溫恒壓下，氣體的體積之比等于物質的量之比，則（3-1.5x+7-x+0.5x+x）/(3+7)=0.86V/V，解得x=1.4,則B的轉化率是1.4mol/7mol×100%=20%;

（2）甲是恒溫恒容條件，達平衡時壓強減小，若乙與甲的濃度相同時，以為乙是恒溫恒壓條件，所以甲需增大壓強到達乙的平衡狀態，而增大壓強，平衡正向移動，恒壓下的C、D的物質的量都比恒溫下的C、D的物質的量多；而實際乙容器中的濃度是甲的2倍，所以乙中C、D的物質的量比甲容器中C、D物質的量的2倍還多，甲容器中，D物質的量是C的2倍，所以乙中C的物質的量比甲中C的2倍還多，也即比甲中的D的物質的量大，所以甲中D和乙中C的物質的量比較，后者大；

（3）打開K，整體是恒溫恒壓條件，此時A的物質的量是4.5mol，B的物質的量是10.5mol，與乙容器中的A：3mol，B：7mol對應成比例，整體容器的各物質的物質的量是原來乙容器的1.5倍，所以達到的新平衡與乙容器達到的平衡是等效平衡，總體積是原平衡時乙容器的1.5倍，即新平衡時容器的總體積是0.86VL×1.5=1.29VL，甲容器的體積是VL，所以此時乙容器的體積是1.29V-V=0.29VL。