Question

11．一定溫度下在體積為5L的密閉容器中發生可逆反應．
Ⅰ．若某可逆反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{c（CO）•c（H2）}{c（H2O）}$．
（1）寫出該反應的化學方程式：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）．
（2）能判斷該反應一定達到化學平衡狀態的依據是ABC（填選項編號）．
A．容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化
B．v_正（H₂O）=v_逆（H₂）
C．容器中氣體的密度不隨時間而變化
D．容器中總的物質的量不隨時間而變化
E．消耗n mol H₂的同時消耗n mol CO
Ⅱ．若該密閉容器中加入的是2mol Fe（s）與1mol H₂O（g），t₁秒時，H₂的物質的量為0.20mol，到第t₂秒時恰好達到平衡，此時H₂的物質的量為0.35mol．
（1）t₁～t₂這段時間內的化學反應速率v（H₂）=$\frac{0.03}{{t}_{2}-{t}_{1}}$mol•L^-1•s^-1．
（2）若繼續加入2mol Fe（s），則平衡不移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”），繼續通入1mol H₂O（g）再次達到平衡后，H₂的物質的量為0.7 mol．
（3）該反應的逆反應速率隨時間變化的關系如下圖．t₁時改變了某種條件，改變的條件可能是使用了催化劑、升高溫度、增大壓強、增大H₂的濃度（任答兩條）．（填寫兩項）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）化學平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，根據化學平衡常數表達式確定氣態反應物和生成物，根據元素混合確定固態或液態物質；
（2）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量、物質的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
II（1）v（H₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（2）固態物質的多少不影響平衡移動；溫度不變，化學平衡常數不變，再加入1molH₂O（g） 再次達到平衡夠，H₂的物質的量為原來的2倍；
（3）t₁時改變條件，逆反應速率增大，且與原來平衡點沒有接觸點，可能是氫氣濃度、使用催化劑等．

解答 解：Ⅰ．（1）根據平衡常數的定義，生成物濃度的冪之積與反應物濃度的冪之積之比為平衡常數，結合元素守恒知，反應物中還有C，所以該反應的化學方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）；
故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）；
（2）A．反應前后氣體的物質的量之和增大、氣體的質量增大，混合氣體的平均相對分子質量改變，當容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；
B．v_正（H₂O）=v_逆（H₂）=v_逆（H₂O），正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；
C．反應前后氣體的質量增大、容器體積不變，則容器內密度增大，當容器中氣體的密度不隨時間而變化時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；
D．反應前后容器中總的物質的量不變，所以不能據此判斷平衡狀態，故錯誤；
E．無論反應是否達到平衡狀態，都存在消耗n mol H₂的同時消耗n mol CO，所以不能據此判斷平衡狀態，故錯誤；
故選ABC；
II（1）v（H₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.35-0.20}{5}}{{t}_{2}-{t}_{1}}$mol/（L．s）=$\frac{0.03}{{t}_{2}-{t}_{1}}$mol•L^-1•s^-1；
故答案為：$\frac{0.03}{{t}_{2}-{t}_{1}}$mol•L^-1•s^-1；
（2）Fe是固體，Fe的多少不影響平衡移動，所以平衡不移動；3Fe+4H₂O=Fe₃O₄+4H₂，化學平衡常數K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$，再加入1molH₂O（g），濃度增大一倍，再次達到平衡，化學平衡常數不變，則H₂的物質的量為原來的2倍，所以為0.35mol×2=0.7mol，故答案為：不；0.7；
（3）t₁時改變條件，逆反應速率增大，且與原來平衡點沒有接觸點，改變的條件可能是使用了催化劑、升高溫度、增大壓強、增大H₂的濃度（任答兩條），
故答案為：使用了催化劑、升高溫度、增大壓強、增大H₂的濃度（任答兩條）．

點評 本題考查化學平衡狀態判斷、化學平衡計算、外界條件對化學平衡影響等知識點，側重考查學生理解分析判斷及計算能力，注意：化學平衡常數只與溫度有關，與物質濃度無關，題目難度不大．