Question

14．圖中，P為一可自由滑動的活塞，關(guān)閉K，分別向容器A、B中各充入2molX、2molY，起始時，V_A=aL，V_B=0.8aL（連通管的體積忽略不計(jì)），在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器中各自發(fā)生下述反應(yīng)：
3X（g）+3Y（g）?2Z（g）+2W（g），達(dá)到平衡時，V_B=0.6aL．
（1）平衡時A、B中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量的關(guān)系是：M_A＜M_B（填“＞”“=”“＜”）．
（2）如果要計(jì)算出平衡時B中混合氣體的密度，則至少還需要知道的數(shù)據(jù)是A或B（M_X、M_Y、M_Z、M_W
分別表示X、Y、Z、W的摩爾質(zhì)量）．①M(fèi)_X    ②M_Y    ③M_Z    ④M_W
A．③和④B．①和②C．①和③D．②③④
（3）打開K，一段時間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡，則B的體積為0.2aL．

Answer 1

分析 （1）開始時A中容器大，則A中壓強(qiáng)小，正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，A為恒溫恒容，平衡后壓強(qiáng)減小，B為恒溫恒壓，等效為在A平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與A中平衡相比，平衡正向移動，則平衡時B容器混合氣體物質(zhì)的量比A中的小，而混合氣體總質(zhì)量不變，再根據(jù)M=$\frac{m}{n}$判斷；
（2）混合氣體密度=混合氣體質(zhì)量÷容器容積，容器容積已知，需要混合氣體總質(zhì)量，混合氣體總質(zhì)量等于起始時X、Y質(zhì)量之和，也可以等效為開始加入$\frac{4}{3}$molZ、$\frac{4}{3}$molW到達(dá)的平衡，混合氣體總質(zhì)量等于起始時Z、W質(zhì)量之和；
（3）打開K，一段時間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡，等效為開始加入4molX、4molY到達(dá)的平衡，恒溫恒壓下與B中平衡為等效平衡，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變，平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為B中2倍，恒溫恒壓下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，進(jìn)而計(jì)算開始加入4molX、4molY到達(dá)的平衡時總體積，減去容器A的體積即為B容器體積．

解答 解：（1）開始時A中容器大，則A中壓強(qiáng)小，正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，A為恒溫恒容，平衡后壓強(qiáng)減小，B為恒溫恒壓，等效為在A平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與A中平衡相比，平衡正向移動，則平衡時B容器混合氣體物質(zhì)的量比A中的小，而混合氣體總質(zhì)量不變，再根據(jù)M=$\frac{m}{n}$可知，M_A＜M_B，
故答案為：＜；
（2）混合氣體密度=混合氣體質(zhì)量÷容器容積，容器容積已知，需要混合氣體總質(zhì)量，混合氣體總質(zhì)量等于起始時X、Y質(zhì)量之和，也可以等效為開始加入$\frac{4}{3}$molZ、$\frac{4}{3}$molW到達(dá)的平衡，混合氣體總質(zhì)量等于起始時Z、W質(zhì)量之和，故需要至少還需要知道的數(shù)據(jù)是：X、Y摩爾質(zhì)量或Z、W摩爾質(zhì)量，
故選：A或B；
（3）打開K，一段時間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡，等效為開始加入4molX、4molY到達(dá)的平衡，恒溫恒壓下與B中平衡為等效平衡，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變，平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為B中2倍，恒溫恒壓下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則開始加入4molX、4molY到達(dá)的平衡時總體積為0.6aL×2=1.2aL，故B容器體積為1.2aL-aL=0.2aL，
故答案為：0.2a．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及等效平衡問題，較好的考查學(xué)生分析解決問題能力，關(guān)鍵是等效平衡途徑的建立，難度中等．