甲、乙、丙三个容器中最初存在的物质及其数量如图所示,三个容器最初的容积相等、温度相同,反应中甲、丙的容积不变,乙中的压强不变,在一定温度下反应达到平衡。下列说法正确的是
A.平衡时各容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙
B.平衡时N2O4的百分含量:乙>甲=丙
C.平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率不可能相同
D.平衡时混合物的平均相对分子质量:甲>乙>丙
B
【分析】
甲、乙存在平衡2NO2⇌N2O4,该反应为气体物质的量减小的反应,故甲中压强减小,乙中压强不变,乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强,增大压强平衡向正反应移动,平衡时N2O4的百分含量增大;但平衡移动的结果是降低NO2浓度的增大,不会消除增大;反应混合气体的总质量不变,总的物质的量减小,混合气体的平均摩尔质量增大;
丙中存在平衡N2O4⇌2NO2,相当于开始加入0.2molNO2,与甲为等效平衡,NO2浓度、N2O4的百分含量、混合气体的平均摩尔质量与甲中相同。平衡时甲、丙中N2O4的物质的量相等,平衡时甲中NO2 与丙中N2O4 的转化率之和等于1。
【详解】
甲、乙存在平衡2NO2⇌N2O4,该反应为气体物质的量减小的反应,故甲中压强减小,乙中压强不变,乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强,丙中存在平衡N2O4⇌2NO2,相当于开始加入0.2molNO2,与甲为等效平衡,
A. 甲与丙为完全等效平衡,平衡时NO2浓度的相等,乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强,增大压强平衡向正反应移动,但平衡移动的结果是降低NO2浓度的增大,不会消除增大,故平衡时容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲=丙,故A错误;
B. 甲与丙为完全等效平衡,平衡时N2O4的百分含量相等,乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强,增大压强平衡向正反应移动,平衡时N2O4的百分含量增大,故平衡时N2O4的百分含量:乙>甲=丙,故B正确;
C. 甲与丙为完全等效平衡,平衡时甲、丙中N2O4的物质的量相等,平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率之和等于1,故平衡时甲中NO2 与丙中N2O4 的转化率可能相同,都为0.5,故C错误;
D. 甲与丙为完全等效平衡,平衡时混合气体的平均摩尔质量相等,乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强,增大压强平衡向正反应移动,总的物质的量减小,乙中平均摩尔质量增大,故平衡时混合物的平均相对分子质量:乙>甲=丙,故D错误;
答案选B。
【点睛】
解答本题的关键是等效平衡的建立和建模思想的应用。
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