Question

Ⅰ．在體積為2L的密閉容器中，充入lmol CO₂和2.6mol H₂，一定條件下發生反應：
CO₂ （g）+3H₂ （g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H=-49.0kJ?mol^-1
測得CO₂和CH₃OH （g）的濃度隨時間變化如圖甲所示：
（1）從反應開始到第10min，氫氣的平均反應速率：v（H₂）=

 

，在這段時間內，反應放出的
熱量為

 

．
（2）在該條件下，反應的平衡常數K=

 

；如果在某一時刻保持溫度不變，只改變濃度，使
c（CO₂）=1.00mol?L ^-1，c（H₂）=2.00mol?L ^-1，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.80mol?L ^-1，
則平衡

 

（填寫序號）．
a．向正反應方向移動   b．向逆反應方向移動
c．不移動            d．無法確定平衡移動方向
（3）下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是

 

（填寫序號）．
a．升高溫度                 b．充入He（g），使體系壓強增大
c．將H₂O （g）從體系中分離   d．再充入l mol CH₃OH （g）
Ⅱ．在一定的溫度下，把2體積N₂和6體積H₂分別通入一個帶活塞的體積可變的容器中（如圖乙），活塞的一
端與大氣相通容器中發生如下反應：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0
反應達到平衡后，測得混合氣體為7體積．
請據此回答下列問題：
（1）保持上述反應溫度不變，設a、b、c分別表示加入的N₂、H₂和NH₃的體積，如果反應達到平衡后混合氣體中各物質的量仍與上述平衡時完全相同．
①a═1，c═2，則b═

 

．在此情況下，反應起始時將向反應方向

 

（填“正”或“逆”）進行．
②若需規定起始時反應向逆方向進行，則c的取值范圍是

 

．
（2）在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是

 

，原因是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：Ⅰ（1）反應速率是單位時間內濃度的變化量，根據圖求出第10min時二氧化碳的變化量，然后根據熱化學方程式求解；
（2）用三行式來求平衡時，各組分的濃度，然后代入平衡常數表達式求解，比較濃度商和平衡常數的相對大小，來判斷平衡的移動方向；
（3）外界條件的改變，導致平衡的移動，從而來確定，比值的變化情況；
Ⅱ（1）在定溫、定壓下進行，要使平衡狀態與原平衡狀態等效的考查；
（2）①采用極限分析法；②改變外界條件，導致平衡的移動．

解答： 解：Ⅰ（1）由圖可知從開始到第10min，△C（CO₂）=

1-0.8

2

mol/L=0.1mol/L，所以v（CO₂）=

0.1mol/L

10min

=0.01mol?L^-1?min^-1，而速率之比等于對應物質的化學計量數之比，則v（H₂）：v（CO₂）=3：1，即v（H₂）=3v（CO₂）=0.03mol?L^-1?min^-1 ，由熱化學方程式可知消耗1mol的二氧化碳氣體，放出49kJ的熱量，而從開始到第10min，二氧化碳的變化量為0.2mol，則放出的熱量為0.2mol×49kJ/mol=9.8kJ，
故答案為；0.03mol?L^-1?min^-1；9.8kJ；
（2）由方程式可知      CO₂ （g）+3H₂ （g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
        初起（mol/l）   0.5      1.3        0          0
        變化（mol/l）   0.1      0.3       0.1        0.1
        平衡（mol/l）   0.4      1.0       0.1        0.1
           所以平衡常數為K=

0.1×0.1

0.4×13

=0.025
如果在某一時刻保持溫度不變，只改變濃度，使c（CO₂）=1.00mol?L ^-1，c（H₂）=2.00mol?L ^-1，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.80mol?L ^-1，
Q_c=

0.8×0.8

1×23

=0.08＞0.025=K，所以平衡逆向移動，
故答案為：0.025；b；
（3）a、升高溫度，平衡逆向移動，

n(CH3OH)

n(CO2)

的值減小，故a不選；
b、充入He（g），使體系壓強增大，平衡不移動，故比值不變，故b不選；
c、將H₂O （g）從體系中分離，平衡正向移動，比值變大，故選c；
d、再充入l mol CH₃OH，平衡雖然逆向移動，只是減弱，而不是抵消，仍然以分子增加為主，故選d；
故答案為：cd；
Ⅱ（1）①反應達到平衡后混合氣體中各物質的量仍與上述平衡時完全相同，恒溫恒壓條件下，采用極限分析法，c體積的氨氣完全轉化為氮氣和氧氣之比是1：3，所以只要a：b=2：6，則b=3a=3，因反應前混合氣體為8體積，反應后混合氣體為7體積，體積差為1體積，由差量法可解出平衡時氨氣為1體積；而在起始時，氨氣的體積為c=2體積，比平衡狀態時大，為達到同一平衡狀態，氨的體積必須減小，所以平衡逆向移動．故答案為：3，逆；
②若需讓反應逆向進行，由上述①所求出的平衡時氨氣的體積為1可知，氨氣的體積必須大于1，最大值則為2體積氮氣和6體積氫氣完全反應時產生的氨氣的體積，即為4體積，則1＜c≤4，故答案為：1＜c≤4；
（2）由6.5＜7可知，上述平衡應向體積縮小的方向移動，即向放熱方向移動，所以采取降溫措施．故答案為：降低溫度、降低溫度平衡向正反應方向移動，氣體總分子數減少．

點評：抓住判斷等效平衡的判斷方法，一般是將物質全部靠到一邊進行極限轉化，也就是極端轉化的原理，再與原反應進行比較來判斷．