Question

1．在一個恒容反應器中發生反應：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），該反應的平衡常數隨溫度的變化如表：

溫度/℃	400	500	830
平衡常數K	10	9	1

（1）該反應的正反應為放熱反應．（填“吸熱”或“放熱”）
（2）830℃時，向反應器中投入1mol CO（g）、2mol H₂O（g）、xmol H₂（g）和0.5mol CO₂（g）發生上述反應，要使反應開始時向逆反應方向進行，x的取值范圍是x＞4．
（3）若反應器絕熱，判斷該反應達到平衡狀態的標志是①④（填序號）
①體系的壓強不再發生變化                
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對分子質量不變        
④各組分的物質的量濃度不再改變
⑤消耗1mol H₂O（g）的同時，生成1mol CO₂（g）
（4）如圖表示該反應在t₁時刻達到平衡，在t₂時刻因改變某個條件濃度變化的情況，圖中t₂時刻發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）由表中數據可知升高溫度平衡常數減小，說明平衡逆向移動，以此判斷反應熱；
（2）830℃時，化學平衡常數K=1．根據若使反應開始時向逆反應方向進行，則應濃度商Qc＞K，據此分析；
（3）在一個絕熱的固定容積的容器中：①此反應是個氣體的物質的量不變的反應，但容器絕熱，此反應為放熱反應，故體系的溫度在不斷升高；②混合氣體的質量不變，又是恒容的容器，據此分析；③混合氣體的平均相對分子質量$\overline{M}$=$\frac{{m}_{氣體總質量}}{{n}_{氣體總物質的量}}$；④各組分的物質的量濃度不再改變，說明一種物質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時刻因改變某個條件濃度發生變化的情況是二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，結合平衡移動原理分析．

解答 解：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數越小，反應進行程度越小，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，故正反應為放熱反應，故答案為：放熱；
（2）830℃時，化學平衡常數K=1．根據若使反應開始時向逆反應方向進行，則應濃度商Qc＞K，設容器體積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）在一個絕熱的固定容積的容器中：①此反應是個氣體的物質的量不變的反應，但容器絕熱，此反應為放熱反應，故體系的溫度在不斷升高，故在平衡之前，容器的壓強在不斷增大，當壓強不變時說明反應達平衡，故①正確；
②混合氣體的質量不變，又是恒容的容器，故混合氣體的密度自始至終不再發生變化，密度不能作為平衡狀態的標志，故②錯誤；
③混合氣體的平均相對分子質量$\overline{M}$=$\frac{{m}_{氣體總質量}}{{n}_{氣體總物質的量}}$自始至終不發生變化，平均相對分子質量不能作為平衡狀態的標志，故③錯誤；
④各組分的物質的量濃度不再改變，說明一種物質的消耗速率等于其生成速率，反應達到平衡，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，生成1mol CO₂（g）是必然的，不能作為平衡的標志，故⑤錯誤；
故答案為：①④；
（4）反應是氣體體積不變的放熱反應，在t₂時刻因改變某個條件濃度發生變化的情況是二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，說明平衡正向進行，降低溫度，或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量均可以實現，
故答案為：降低溫度，或增加水蒸汽的量，或減少氫氣的量．

點評 本題考查了化學平衡的分析判斷，圖象分析方法，平衡常數的計算應用，平衡移動原理的理解和影響因素的分析是解題關鍵，題目難度中等．