Question

1．在一個(gè)恒容反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表：

溫度/℃	400	500	830
平衡常數(shù)K	10	9	1

（1）該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)．（填“吸熱”或“放熱”）
（2）830℃時(shí)，向反應(yīng)器中投入1mol CO（g）、2mol H₂O（g）、xmol H₂（g）和0.5mol CO₂（g）發(fā)生上述反應(yīng)，要使反應(yīng)開始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，x的取值范圍是x＞4．
（3）若反應(yīng)器絕熱，判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是①④（填序號(hào)）
①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化                
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變        
④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變
⑤消耗1mol H₂O（g）的同時(shí)，生成1mol CO₂（g）
（4）如圖表示該反應(yīng)在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡，在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件濃度變化的情況，圖中t₂時(shí)刻發(fā)生改變的條件可能是降低溫度，或增加水蒸汽的量，或減少氫氣的量（寫出兩種）．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)可知升高溫度平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，以此判斷反應(yīng)熱；
（2）830℃時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)K=1．根據(jù)若使反應(yīng)開始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則應(yīng)濃度商Qc＞K，據(jù)此分析；
（3）在一個(gè)絕熱的固定容積的容器中：①此反應(yīng)是個(gè)氣體的物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，但容器絕熱，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故體系的溫度在不斷升高；②混合氣體的質(zhì)量不變，又是恒容的容器，據(jù)此分析；③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量$\overline{M}$=$\frac{{m}_{氣體總質(zhì)量}}{{n}_{氣體總物質(zhì)的量}}$；④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變，說明一種物質(zhì)的消耗速率等于其生成速率；⑤消耗1mol H₂O（g）和生成1mol CO₂（g）是同方向．
（4）在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件濃度發(fā)生變化的情況是二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析．

解答 解：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
（2）830℃時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)K=1．根據(jù)若使反應(yīng)開始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則應(yīng)濃度商Qc＞K，設(shè)容器體積VL，即有：$\frac{\frac{0.5mol}{VL}×\frac{xmol}{VL}}{\frac{1mol}{VL}×\frac{2mol}{VL}}$＞1，解得x＞4，故答案為：x＞4；
（3）在一個(gè)絕熱的固定容積的容器中：①此反應(yīng)是個(gè)氣體的物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，但容器絕熱，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故體系的溫度在不斷升高，故在平衡之前，容器的壓強(qiáng)在不斷增大，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)說明反應(yīng)達(dá)平衡，故①正確；
②混合氣體的質(zhì)量不變，又是恒容的容器，故混合氣體的密度自始至終不再發(fā)生變化，密度不能作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故②錯(cuò)誤；
③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量$\overline{M}$=$\frac{{m}_{氣體總質(zhì)量}}{{n}_{氣體總物質(zhì)的量}}$自始至終不發(fā)生變化，平均相對(duì)分子質(zhì)量不能作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故③錯(cuò)誤；
④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變，說明一種物質(zhì)的消耗速率等于其生成速率，反應(yīng)達(dá)到平衡，故④正確；
⑤耗1mol H₂O（g）和生成1mol CO₂（g）是同方向，故消耗1mol H₂O（g）的同時(shí)，生成1mol CO₂（g）是必然的，不能作為平衡的標(biāo)志，故⑤錯(cuò)誤；
故答案為：①④；
（4）反應(yīng)是氣體體積不變的放熱反應(yīng)，在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件濃度發(fā)生變化的情況是二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，說明平衡正向進(jìn)行，降低溫度，或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量均可以實(shí)現(xiàn)，
故答案為：降低溫度，或增加水蒸汽的量，或減少氫氣的量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的分析判斷，圖象分析方法，平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，平衡移動(dòng)原理的理解和影響因素的分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．