Question

2．（1）反应3Fe（s）+4H₂O（g）?Fe₃O₄（s）+4H₂（g），在一可变的容积的密闭容器中进行，试回答：
?增加Fe的量，其正反应速率的变化是不变（填增大、不变、减小，下同）
?将容器的体积缩小一半，其正反应速率增大，逆反应速率增大．
?保持体积不变，充入N₂使体系压强增大，其正反应速率不变，逆反应速率不变．
保持压强不变，充入N₂使容器的体积增大，其正反应速率减小，逆反应速率减小．
（2）在一定条件下，将2mol A和2mol B混合于容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）．2min末反应达到平衡状态时，生成0.8mol D，同时测得C的浓度为0.4mol/L．请填写下列空白：x=2；B的转化率为20%．
?如果其他条件不变，将容器的容积变为1L，进行同样的实验，则与上述反应比较：反应速率将增大（填“增大”、“减小”或“不变”），理由是体积减小，反应物的浓度增大，因为使反应速率增大．平衡时反应物的转化率将不变（填“增大”、“减小”或“不变”），理由是反应前后气体的总体积无变化，平衡不发生移动．
?如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行，起始时加入C和D各$\frac{4}{3}$mol，要使平衡时各物质的体积分数与原平衡时完全相同，则还应加入B物质$\frac{4}{3}$mol．

Answer 1

分析 （1）浓度、压强增大、升高温度、加入催化剂等都会加快反应速率，化学平衡状态下，改变其中一个条件平衡就会向减弱这种改变的方向移动，注意固体和纯液体不影响化学反应速率和化学平衡；
（2）C表示的反应速率为0.2mol/（L•min），平衡时C的浓度为0.4mol/L，则n（C）=0.4mol/L×2L=0.8mol，结合n（D）利用物质的量之比等于化学计量数之比计算x；
（2）根据平衡时n（D），由方程式可知参加反应的n（B）=$\frac{1}{2}$n（D），再根据转化率定义计算B的转化率，如果其他条件不变，将容器的容积变为1L，体积减小物质浓度增大，反应速率增大，反应前后气体体积不变，增大压强反应速率增大，平衡不变，由反应可知反应前后气体的物质的量不变，恒温恒容下，按化学计量数转化到左边，满足n（A）：n（B）=2mol：2mol=1：1即可，据此判断应加入的物质及该物质的量物质的量；

解答 （1）因铁是固体，增加铁的量，没有增加铁的浓度，所以不能改变反应速率，
容器的体积缩小，容器内各物质的浓度都增大，浓度越大，化学反应速率越快，
体积不变，充入N₂使体系压强增大，但各物质的浓度不变，所以反应速率不变，
压强不变，充入N₂使容器的体积增大，但各物质的浓度都减小，浓度越小，反应速率越小，
故答案为：不变；增大，增大；不变，不变；减小，减小．
（2）以C表示的反应速率为0.2mol/（L•min），平衡时C的浓度为0.4mol/L，则n（C）=0.4mol/L×2L=0.8mol，物质的量之比等于化学计量数之比，所以0.8mol：0.8mol=x：2，解得x=2，平衡时n（D）=0.8mol，由方程式可知参加反应的n（B）=$\frac{1}{2}$n（D）=$\frac{1}{2}$×0.8mol=0.4mol，故B的转化率为$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，
如果其他条件不变，将容器的容积变为1L，浓度增大，则容器中压强增大进行同样的实验，则与上述反应比较：反应速率将增大，反应前后气体体积不变，增大压强平衡不变，平衡时反应物的转化率不变，该反应前后气体的物质的量不变，恒温恒容下，按化学计量数转化到左边，满足n（A）：n（B）=2mol：2mol=1：1即可，开始加入C和D各$\frac{4}{3}$mol，由化学方程式3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）可知转化到左边，可以得到A为$\frac{4}{2}$mol×$\frac{3}{2}$=2mol，得到B为$\frac{4}{3}$mol×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{3}$mol，故还需要加入B，加入B的物质的量为2mol-$\frac{2}{3}$mol=$\frac{4}{3}$mol；
故答案为：?2，20%；增大  体积减小，反应物的浓度增大，因为使反应速率增大，不变，反应前后气体的总体积无变化，平衡不发生移动，$\frac{4}{3}$；

点评 本题考查化学平衡的有关计算、影响化学平衡的因素、等效平衡等，难度中等，注意等效平衡规律的掌握，掌握基础是关键．