Question

20．如图所示隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生如下反应：A（g）+3B（g）?2C（g）△H=-192kJ•mol^-1．初始M、N容积相同，保持温度不变，向M、N中分别通入x mol A和y mol B的混合气体．下列说法不正确的是（　　）

• A． 若平衡时A气体在两容器中的体积分数相等，则x一定等于y
• B． 若x：y=1：2，则平衡时，M中的转化率：A＜B
• C． 若x：y=1：3，当M中放出热量172.8 kJ时，A的转化率为90%
• D． 若x=1.4，y=1，N中达到平衡时体积为2L，C为0.4mol，则反应起始时M的体积为2.4L

Answer 1

分析 M容器保持恒容，N容器保持恒压，由于反应前后的气体系数和不等，所以两个平衡态也不一样，
A、让M、N中平衡时A的体积分数相等，那么在M或N中，反应前后不论限度多少，A的体积分数始终为定值，假定反应的A为zmol，利用三段式表示平衡时各组分的物质的量，进而表示出A的体积分数，据此判断；
B、由于x：y=1：2，即y=2 x，设反应中消耗掉amolA，用a表示参加反应的B的物质的量，表示出转化率，据此比较；
C、题目中热化学方程式的意义为1molA完全反应，放热192 kJ，根据实际放出的热量计算参加反应的A的物质的量，进而表示出转化率进行判断；
D、根据平衡时C的物质的量，利用三段式计算出平衡时各组分的物质的量，根据压强一定时，物质的量之比等于体积比计算．

解答 解：M容器保持恒容，N容器保持恒压，由于反应前后的气体系数和不等，所以两个平衡态也不一样，
A、让M、N中平衡时A的体积分数相等，那么在M或N中，反应前后不论限度多少，A的体积分数始终为定值，假定反应的A为zmol，则：
       A（g）+3B（g）?2C（g）
起始：x         y            0
反应：z       3z           2z
平衡：x-z    y-3z         2z
故平衡时A的体积分数为$\frac{x-z}{x+y-2z}$，A的体积分数始终为定值，则x=y，故A正确；
B、x：y=1：2，即y=2 x，设反应中消耗掉amolA，则：
                    A（g）+3B（g）?2C（g）
初始（mol）：x          2x            0
变化（mol）：a           3a          2a
故A的转化率=$\frac{a}{x}$，B的转化率=$\frac{3a}{2x}$，则平衡时，M中的转化率：A＜B，故B正确；
C、题目中热化学方程式的意义：若1molA完全反应，放热192 kJ，当M中放出热量172.8 kJ时，参加反应的A的物质的量为$\frac{172.8kJ}{192kJ}$×1mol=0.9mol，故A的转化率为$\frac{0.9}{x}$，故C错误；
D、若x=1.4，y=1，N中达到平衡时体积为2 L，含有C 0.4 mol，则：
           A（g）+3B（g）?2C（g）
起始：1.4        1             0
反应：0.2       0.6          0.4
平衡：1.2         0.4         0.4
故A、B、C的平衡时的物质的量分别为1.2mol、0.4mol、0.4mol，则平衡时总物质的量为2mol，
根据压强一定时，物质的量之比等于体积比，设平衡时体积为VL，则$\frac{2.4mol}{2mol}=\frac{2L}{VL}$，所以V=$\frac{5}{3}$L，初始M、N容积相同，所以体积为$\frac{5}{3}$L，故D错误；
故选CD．

点评 本题考查化学平衡的计算、转化率的计算等，难度较大，D选项为易错点、难点，注意根据平衡常数判断平衡移动方向，A选项中注意数据的分析处理．