Question

20．在一定條件下，將C（s）和H₂O（g）分別加入甲、乙兩個密閉容器，發生反應：C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g），其相關數據如表所示：

容器	容積/L	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達到平衡所需時間/min
			C（s）	H2O（g）	H2（g）
甲	2	T1	2	4	3.2	2.8
乙	1	T2	1	2	1.2	3.0

（1）T₁＞T₂（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）達到平衡后，保持溫度和體積不變，向甲容器內再充入0.8molH₂O和3.2molH₂，則此時V_正=V_逆
（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）在密閉恒容的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態的是BD．
A．V_逆（CO₂）═2V_正（H₂）
B．混合氣體的密度保持不變
C．c（H₂O）：c（CO₂）：c（H₂）=2：1：2
D．混合氣體的平均相對分子質量保持不變
（4）某同學為了研究反應條件對化學平衡的影響，測得逆反應速率與時間的關系如圖所示：

可見在t₁、t₃、t₅、t₇時反應都達了到平衡狀態，如果t₂、t₄、t₆、t₈時都只改變了一個反應條件，則t₆時刻改變的條件是通入H₂O，則從t₁到t₈哪個時間段H₂O （g）的平衡轉化率最低t₇-t₈，（填“t₁～t₂，以此類推”）．

Answer 1

分析 （1）從表中數據可知，甲乙兩容器中反應物濃度相同，乙達到平衡時H₂（g）的平衡量比甲的一半小，則T₂對T₁平衡逆向移動，由已知該反應正向為吸熱反應，則T₂對T₁是降低溫度，說明T₂溫度低；
（2）根據Qc和K之間的大小關系來判斷；
（3）當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，據此解答，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；
（4）該反應是一個反應前后氣體體積增大的且是正反應是吸熱的化學反應，t₂時逆反應速率增大，且平衡時反應速率大于t₂時反應速率，平衡向逆反應方向移動，t₈時反應速率增大，但平衡不移動，根據外界條件對化學反應速率的影響來分析解答．

解答 解：（1）從表中數據可知，甲乙兩容器中反應物濃度相同，乙達到平衡時H₂（g）的平衡量比甲的一半小，則T₂對T₁平衡逆向移動，由已知該反應正向為吸熱反應，則T₂對T₁是降低溫度，說明T₂溫度低，
故答案為：＞；
（2）達到平衡后，保持溫度和體積不變，向甲容器內再充入0.8molH₂O和3.2molH₂，氫氣和水的濃度之比等于達到平衡時二者的濃度之比，根據平衡常數表達式的特點，則此時Qc=K，所以正逆反應速率相等，故答案為：=；
（3）A．2V_逆（CO₂）═V_正（H₂）才能證明正逆反應速率相等，故A錯誤；
B．混合氣體的密度等于質量和體積的比值，質量變化，體積不變，所以密度保持不變能證明達到了平衡，故B正確；
C．c（H₂O）：c（CO₂）：c（H₂）=2：1：2不能說明正逆反應速率相等，故C錯誤；
D．混合氣體的平均相對分子質量等于氣體質量和物質的量的比值，二者的比值是一個變量，所以混合氣體的平均相對分子質量保持不變證明達到了平衡，故D正確；
故選BD；
（4）t₁到t₆平衡都逆向移動，而t₆時平衡正向移動，是因為增加反應物的濃度，而C是固體，所以是增加水蒸氣的量，所以本身的轉化率降低，t₈時反應速率增大，但平衡不移動，故平衡轉化率最低t₇-t₈ （或“t₇到t₈”），t₆時刻速率逆反應速率在原來基礎上增大，平衡逆向移動，所以是通入H₂O，故答案為：通入H₂O；t₇-t₈．

點評 本題考查了化學平衡狀態的判斷、平衡移動原理的應用等知識，掌握基礎是關鍵，難度中等．