Question

在5 L密闭容器中加入2 mol Fe(s)与1 mol H₂O(g)，t₁秒时，H₂的物质的量为0.20 mol，到第t₂秒时恰好达到平衡，此时H₂的物质的量为0.35 mol。
(1)t₁～t₂这段时间内的化学反应速率v(H₂)=            。
(2)若继续加入2 mol Fe(s)，则平衡移动      (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)，继续通入1 mol H₂O(g)再次达到平衡后，H₂物质的量为        __________mol。
(3)该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。t₁时改变了某种条件，改变的条件是  _________。

Answer 1

(1)0.03/(t₂-t₁)  mol·L^-1·s^-1
(2)不   0.7
(3)升高温度

(1)t₁～t₂时间段内H₂物质的量的变化为0.35 mol－0.20 mol="0.15" mol，v(H₂)="0.15" mol/［5 L×(t₂－t₁)s］=0.03/(t₂－t₁) mol·L^-1·s^-1。
(2)Fe为固体，加入Fe对平衡无影响，平衡不移动。根据反应3Fe(s)+4H₂O(g) Fe₃O₄(s)+4H₂(g)可知，加入1 mol H₂O达到平衡时H₂的物质的量为0.35 mol，H₂O(g)的物质的量为0.65 mol，该反应的平衡常数K=(7/13)⁴。再加入1 mol H₂O(g)，相当于开始加入2 mol H₂O(g)，设达到平衡时H₂的物质的量为x，平衡时H₂O(g)的物质的量为2 mol－x，根据Q=x⁴/(2－x)⁴=(7/13)⁴，解得x="0.7" mol。
(3)根据图像可知，t₁时改变条件，逆反应速率瞬间增大，且根据速率图像可知，正反应速率增大的应该比逆反应速率还大，此时平衡向正反应方向移动，所以采取的措施一定不是改变浓度，也不可能是增大压强所引起的，因为增大压强，平衡不发生移动，因此只能是升高温度。