Question

4．如圖所示，容器A左側是可平行移動的活塞．向A中充入1molX和1molY，向B中充入2molX和2molY，起始時V（A）=V（B）=aL．在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器各自發(fā)生：X（g）+Y（g）?Z（g）+2W（g），達到平衡時V（A）=1.2aL．試回答：
（1）A中X的轉化率為40%．
（2）A、B中X轉化率大小關系為A＞B（填“＞”、“＜”、“=”）
（3）打開K，一段時間后又達到新的平衡時，A的體積為2.6aL（連通管中氣體體積不計）

Answer 1

分析 （1）A為恒溫恒壓，利用體積之比等于物質的量之比求出平衡時A中混合氣體的物質的量，由方程式可知1molX反應時混合氣體物質的量增大1mol，即消耗的X的物質的量等于混合氣體物質的量增大量，進而計算X的轉化率；
（2）A為恒溫恒壓，B為恒溫恒容，隨反應進行B中壓強增大，故平衡時A中容器壓強小于B中壓強，B可以等效為在A的基礎上增大壓強，平衡逆向移動；
（3）打開開關K，保持溫度不變，再達平衡時，等效為開始加入3molX、3molY到達的平衡，恒溫恒壓下與A中平衡為等效平衡，反應物轉化率不變，平衡時混合氣體總物質的量為A中3倍，恒溫恒壓下壓強之比等于物質的量之比，進而計算開始加入3molX、3molY到達的平衡時總體積，減去容器B的體積即為A容器體積．

解答 解：（1）A為恒溫恒壓，反應達到平衡時，A的體積為1.2aL，則平衡時混合氣體總物質的量為（1+1）mol×$\frac{1.2aL}{aL}$=2.4mol，由方程式可知1molX反應時混合氣體物質的量增大1mol，則消耗的X的物質的量為（2.4-2）mol=0.4mol，故X的轉化率為$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，
故答案為：40%；
（2）A為恒溫恒壓，B為恒溫恒容，隨反應進行B中壓強增大，故平衡時A中容器壓強小于B中壓強，B可以等效為在A的基礎上增大壓強，平衡逆向移動，B中X的轉化率小于A中X的轉化率，即a（A）＞a（B），
故答案為：＞；
（3）打開開關K，保持溫度不變，再達平衡時，等效為開始加入3molX、3molY到達的平衡，恒溫恒壓下與A中平衡為等效平衡，反應物轉化率不變，平衡時混合氣體總物質的量為A中3倍，恒溫恒壓下壓強之比等于物質的量之比，則開始加入3molX、3molY到達的平衡時總體積為1.2aL×3=3.6aL，故B容器體積為3.6aL-aL=2.6aL，
故答案為：2.6a．

點評 本題考查化學平衡計算，涉及等效平衡問題，較好的考查學生分析解決問題能力，關鍵是等效平衡途徑的建立，難度中等．