Question

5．可逆反應①X（g）+2Y（g）?2Z（g）、②2M（g）?N（g）+P（g）分別在密閉容器的兩個反應室中進行，反應室之間有無摩擦、可滑動的密封隔板．反應開始和達到平衡狀態(tài)時有關物理量的變化如圖所示：
（1）反應①的正反應△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）；
（2）達平衡（Ⅰ）時體系的壓強與反應開始時體系的壓強之比為20：23；（用分數(shù)表示）
（3）達平衡（Ⅰ）時，X的轉化率為$\frac{15}{23}$；（用分數(shù)表示）
（4）在平衡（Ⅰ）和平衡（Ⅱ）中，M的體積分數(shù)（Ⅰ）無法確定（Ⅱ） （填“＞”、“=”、“＜”或
“無法確定”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)右室的混合物總物質的量不變，平衡（I）、平衡（Ⅱ）左右兩室的溫度、壓強相同，體積之比等于物質的量之比，結合圖示容器容積變化判斷降溫后反應①平衡移動的方向；
（2）根據(jù)右室的混合物總物質的量不變，在同溫同壓下體積比等于物質的量之比計算出反應后（I）中混合氣體的物質的量，再計算出達平衡（I）時體系的壓強與反應開始時體系的壓強之比；
（3）設參加反應的X的物質的量為amol，利用差量法計算a的值，再利用轉化率定義計算A的轉化率；
（4）根據(jù)右邊反應2M（g）?N（g）+P（g）氣體的總物質的量不變，溫度變化，平衡移動判斷在平衡（I）和平衡（II）中M的體積分數(shù)是否相等．

解答 解：（1）右室的混合物總物質的量不變，平衡（I）、平衡（Ⅱ）左右兩室的溫度、壓強相同，體積之比等于物質的量之比，由圖可知，平衡（I）降低溫度達新平衡平衡（Ⅱ），隔板由2.7處移至2.6處，左室的氣體的物質的量減小，降低溫度平衡向正反應移動，降低溫度平衡向放熱反應移動，故該反應正反應為放熱反應，
故答案為：＜；
（2）右室的混合物總物質的量不變?yōu)?mol，左右兩室的壓強、溫度相等，同溫同壓下，體積之比等于物質的量之比，平衡（I）中左室混合氣體總的物質的量為$\frac{2.7}{2.3}$×2mol=$\frac{54}{23}$mol，反應過程中溫度不變，根據(jù)PV=nRT可知：P=$\frac{n}{V}$RT，所以達平衡（I）時體系的壓強與反應開始時體系的壓強之比為：$\frac{\frac{54}{23}}{2.7}$：$\frac{3}{3}$=20：23，
故答案為：20：23；
（3）根據(jù)（2）可知，平衡（I）中左室混合氣體總的物質的量為$\frac{54}{23}$mol，設參加反應的X的物質的量為amol，則：
X（g）+2Y（g）?2Z（g）  物質的量減少△n
1                                  1
amol                     （3mol-$\frac{54}{23}$mol）=$\frac{15}{23}$mol
解得a=$\frac{15}{23}$mol，所以X的轉化率為$\frac{\frac{15}{23}mol}{1mol}$=$\frac{15}{23}$，
故答案為：$\frac{15}{23}$；
（4）右室中氣體的總物質的量始終不變，但是由于降低溫度，反應2M（g）?N（g）+P（g）的平衡發(fā)生移動，導致M的含量變化，所以在平衡（I）和平衡（II）中M的體積分數(shù)不相等，
故答案為：無法確定．

點評 本題考查化學平衡移動與化學計算，題目難度中等，是對知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與運用知識分析問題、解決問題的能力，（ II）中清楚左右兩室的溫度、壓強相同，體積之比等于物質的量之比是解題關鍵．