Question

3．700℃時(shí)，向容積為2L的密閉容器中充入一定量的CO和H₂O，發(fā)生反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表（表中t₂＞t₁）：

反應(yīng)時(shí)間/min	n（CO）/mol	n （H2O）/mol
0	1.20	0.60
t1		0.20
t2	0.80

依據(jù)題意回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)在t₁min內(nèi)的平均速率為v（H₂）=$\frac{0.20}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1
（2）保持其他條件不變，起始時(shí)向容器中充入0.60molCO和1.20molH₂O，到達(dá)平衡時(shí)，n（CO₂）=0.4mol．
（3）溫度升至800℃，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.64，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．
（4）700℃時(shí)，向容積為2L的密閉容器中充入CO（g）、H₂O（g）、CO₂（g）、H₂（g）的物質(zhì)的量分別為1.20mol、2.00mol、1.20mol、1.20mol，則此時(shí)該反應(yīng)v_（正）＞v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）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)條件濃度發(fā)生變化的情況：圖中t₂時(shí)刻發(fā)生改變的條件是降低溫度、增加水蒸汽的量（寫出兩種）．

（6）若該容器絕熱體積不變，不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是②③．
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體系的溫度不再發(fā)生變化⑥v（CO₂）_正=v（H₂O）_逆．

Answer 1

分析 （1）由化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)速率之比可知，v（H₂）=v（CO），結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
（2）由以上數(shù)據(jù)可知，t₂時(shí)n（H₂O）=0.2mol，轉(zhuǎn)化H₂O的物質(zhì)的量為0.4mol，轉(zhuǎn)化的H₂也為0.4mol，t₂時(shí)n（H₂）=0.4mol；
（3）根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算，
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始：1.2mol  0.6mol           0                0
轉(zhuǎn)化：0.4mol  0.4mol           0.4mol    0.4mol
平衡：0.8mol  0.2mol           0.4mol    0.4mol
t₁時(shí)達(dá)到達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{0.4}{2}×\frac{0.4}{2}}{\frac{0.8}{2}×\frac{0.2}{2}}$=1，與800℃反應(yīng)平衡常數(shù)為0.64比較判斷溫度對(duì)反應(yīng)的影響；
（4）計(jì)算Qc，與K比較，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（5）據(jù)圖可知，CO濃度繼續(xù)減小和二氧化碳的濃度繼續(xù)增大，在t₂時(shí)刻平衡正向移動(dòng)，結(jié)合平衡移動(dòng)分析；
（6）結(jié)合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡狀態(tài)．

解答 解：（1）化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v（H₂）=v（CO）=$\frac{\frac{1.2mol-0.80mol}{2L}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.20}{{t}_{1}}$mol/（L•min），
故答案為：$\frac{0.20}{{t}_{1}}$；
（2）由以上數(shù)據(jù)可知，t₂時(shí)n（H₂O）=0.2mol，轉(zhuǎn)化H₂O的物質(zhì)的量為0.4mol，轉(zhuǎn)化的H₂也為0.4mol，t₂時(shí)n（H₂）=0.4mol，與t₁時(shí)相同，說(shuō)明t₁時(shí)達(dá)到達(dá)到平衡狀態(tài)，根據(jù)化學(xué)方程式可知，則生成的n（CO₂）=0.4mol，
故答案為：0.4；
（3）根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算，
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始：1.2mol  0.6mol           0                0
轉(zhuǎn)化：0.4mol  0.4mol           0.4mol    0.4mol
平衡：0.8mol  0.2mol           0.4mol    0.4mol
t₁時(shí)達(dá)到達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{0.4}{2}×\frac{0.4}{2}}{\frac{0.8}{2}×\frac{0.2}{2}}$=1，而溫度升至T₂℃，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.64，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)放熱，即△H＜0，
故答案為：放熱；
（4）Qc=$\frac{\frac{1.20}{2}×\frac{1.20}{2}}{\frac{1.20}{2}×\frac{2.00}{2}}$=0.6＜1，平衡正向移動(dòng)，v（正）＞v（逆），故答案為：＞；
（5）據(jù)圖可知，CO濃度繼續(xù)減小和二氧化碳的濃度繼續(xù)增大，在t₂時(shí)刻平衡正向移動(dòng)，可能是增加水蒸汽的量或減少氫氣的量，正反應(yīng)放熱，降溫平衡正向移動(dòng)，
故答案為：降低溫度；增加水蒸汽的量（ 或減少氫氣的量）；
（6）在一個(gè)絕熱等容的容器中，判斷此流程的第Ⅱ步反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），達(dá)到平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同；各組分含量保持不變；
①雖然反應(yīng)前后氣體體積不變，但由于絕熱等容容器中反應(yīng)過(guò)程中有溫度變化，所以壓強(qiáng)也在變化，體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡，故①符合；
②反應(yīng)中混合氣體質(zhì)量守恒，體積不變，密度不變，混合氣體的密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故②不符合；
③反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒，反應(yīng)前后氣體體積不變，物質(zhì)的量不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故③不符合；
④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變是平衡的標(biāo)志，故④符合；
⑤體系的溫度不再發(fā)生變化絕熱容器溫度不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故⑤符合；
⑥反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，v（CO₂）_正=v（H₂O）_逆，說(shuō)明水蒸氣的正逆反應(yīng)速率相同，故⑥符合；
故答案為：②③．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握K的計(jì)算、反應(yīng)進(jìn)行的方向、平衡特征等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．