47.某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+m Y(g)3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是
A.平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%,在此平衡体系中加入1molZ(g),再将达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,说明反应前后气体计量数之和不变,所以m=2,故A正确;B.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,所以两次平衡的平衡常数相同,故B正确 C.设第一次达到平衡状态时X参加反应的物质的量为amol,
X(g)+2Y(g)⇌3Z(g)
开始(mol) 1 2 0
转化(mol) a 2a 3a
平衡(mol)(1﹣a)(2﹣2a) 3a
相同条件下,气体的体积与物质的量成正比,所以其体积分数等于其物质的量分数,即(1﹣a):(2﹣2a):3a=30%:60%:10%,所以a=0.1,则参加反应的△n(X)=0.1mol、△n(Y)=0.2mol,
转化率=,X的转化率==10%,Y的转化率==10%,所以X和Y的转化率之比为1:1,故C正确; D.该反应的反应前后气体计量数之和不变,第一次反应是按照X、Y的计量数之比来投料,所以第二次平衡与第一次平衡是等效平衡,两次平衡后各物质的含量不变,投入Z后,设Z参加反应的物质的量为3bmol,
X(g)+2Y(g)⇌3Z(g)
第一次平衡(mol):0.9 1.8 0.3
加入1molZ: 0.9 1.8 1.3
转化: b 2b 3b
第二次平衡(mol):(0.9+b) (1.8+2b)(1.3﹣3b)
各物质含量不变,所以(0.9+b):(1.8+2b):(1.3﹣3b)=30%:60%:10%=3:6:1,
b=0.3,n(Z)=(1.3﹣0.9)mol=0.4mol,Z的物质的量浓度==0.2mol/L,故D错误;故选D.
【解题思路】 A.平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%,在此平衡体系中加入1molZ(g),再将达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,说明反应前后气体计量数之和不变;
B.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变; C.设第一次达到平衡状态时X参加反应的物质的量为amol,根据转化率=进行计算; D.该反应的反应前后气体计量数之和不变,第一次反应是按照X、Y的计量数之比来投料,所以第二次平衡与第一次平衡是等效平衡,两次平衡后各物质的含量不变,据此解答.
本题考查化学平衡计算、等效平衡、平衡常数等知识点,侧重考查学生分析计算能力,注意平衡常数、电离平衡常数、溶度积常数、盐类水解平衡常数都只与温度有关,与浓度无关,难点是D选项计算,题目难度中等.