Question

2012年8月24日，武汉市一家有色金属制造厂发生氨气泄露事故．已知在一定温度下，合成氨工业原料气H₂制备涉及下面的两个反应：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）．
（1）判断反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）达到化学平衡状态的依据是

 

．（多选、漏选、错选均不得分）
A．容器内压强不变         B．混合气体中c（CO）不变
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）    D．c（CO₂）=c（CO）
（2）在2L定容密闭容器中通入1mol N₂（g）和3mol H₂（g），发生反应：3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），△H＜0，测得压强-时间图象如图甲，测得p₂=0.6p₁，此时温度与起始温度相同，在达到平衡前某一时刻（t₁）若仅改变一种条件，得到如乙图象．

①若图中c=1.6mol，则改变的条件是

 

（填字母）；
②若图中c＜1.6mol，则改变的条件是

 

（填字母）；此时该反应的平衡常数

 

．（填字母）（填“增大”、“减小”、“不变”）
A．升温　　　B．降温　　　　C．加压　　　　　D．减压　　　　　E．加催化剂
（3）如图甲，平衡时氢气的转化率为

 

．
（4）工业上可利用如下反应：H₂O（g）+CH₄（g）

催化剂 .

△

CO（g）+3H₂（g）制备CO和H₂．在一定条件下1L的密闭容器中充入0.3mol H₂O和0.2mol CH₄，测得H₂（g）和CH₄（g）的物质的量浓度随时间变化曲线如图丙所示：0～4s内，用CO（g）表示的反应速率为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此解答，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（2）根据三段法建立关系，利用压强之比等于物质的量之比去求出氨气的物质的量，然后根据外界条件对速率和平衡的影响来判断平衡移动方向；根据温度对化学平衡常数的影响来分析；
（3）由（2）根据转化率的公式即可；
（4）先根据v=

△C

△t

求出v（CH₄），然后根据速率之比等于化学计量数之比求出v（CO）．

解答： 解：（1）A．反应前后气体的物质的量不变，温度一定，容器中压强始终不变，故压强不变，不能说明到达平衡状态，故A错误；
B．反应达到平衡状态时，各物质的浓度不变，混合气体中c（CO）不变说明到达平衡状态，故B正确；
C．v （H₂）_正=v （H₂O）_逆，不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，说明到达平衡状态，故C正确；
D．平衡时二氧化碳与一氧化碳的浓度与转化率有关，c（CO₂）=c（CO）不能说明到达平衡，故D错误；
故答案为；BC；
（2）3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），
投料　 3mol   1 mol    0
转化量 3x      x       2x
平衡量 3-3x    1-x     2x
反应前后的压强比等于物质的量比即（4-2x）：4=0.6，x=0.8，c=1.6 mol，
①若图中c=1.6mol，则平衡没移动，但速率加快，所以改变的条件是使用催化剂，故选：E；
②若图中c＜1.6mol，则平衡逆向移动，且速率加快，只能升高温度；该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向吸热的方向移动，即逆向移动，所以平衡常数减小，
故答案为：A；减小；
（3）3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），
投料　 3mol  1 mol    0
转化量 3x    x        2x
平衡量 3-3x  1-x      2x
反应前后的压强比等于物质的量比即（4-2x）：4=0.6，x=0.8，所以平衡时氢气的转化率为

2.4mol

3mol

×100%=80%，
故答案为：80%；
（4）v（CH₄）=

0.1mol/L

4s

=0.025 mol/（L?s），而v（CO）=v（CH₄）=0.025 mol/（L?s），故答案为：0.025 mol/（L?s）．

点评：本题借助于图象考查了化学反应速率、化学平衡的标志、化学平衡计算，化学平衡的影响因素等，题目难度中等，注意反应原理的掌握．