Question

11．一定温度下在体积为5L的密闭容器中发生可逆反应．
Ⅰ．若某可逆反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）•c（H2）}{c（H2O）}$．
（1）写出该反应的化学方程式：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）．
（2）能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是ABC（填选项编号）．
A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
B．v_正（H₂O）=v_逆（H₂）
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中总的物质的量不随时间而变化
E．消耗n mol H₂的同时消耗n mol CO
Ⅱ．若该密闭容器中加入的是2mol Fe（s）与1mol H₂O（g），t₁秒时，H₂的物质的量为0.20mol，到第t₂秒时恰好达到平衡，此时H₂的物质的量为0.35mol．
（1）t₁～t₂这段时间内的化学反应速率v（H₂）=$\frac{0.03}{{t}_{2}-{t}_{1}}$mol•L^-1•s^-1．
（2）若继续加入2mol Fe（s），则平衡不移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），继续通入1mol H₂O（g）再次达到平衡后，H₂的物质的量为0.7 mol．
（3）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如下图．t₁时改变了某种条件，改变的条件可能是使用了催化剂、升高温度、增大压强、增大H₂的浓度（任答两条）．（填写两项）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，根据化学平衡常数表达式确定气态反应物和生成物，根据元素混合确定固态或液态物质；
（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
II（1）v（H₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（2）固态物质的多少不影响平衡移动；温度不变，化学平衡常数不变，再加入1molH₂O（g） 再次达到平衡够，H₂的物质的量为原来的2倍；
（3）t₁时改变条件，逆反应速率增大，且与原来平衡点没有接触点，可能是氢气浓度、使用催化剂等．

解答 解：Ⅰ．（1）根据平衡常数的定义，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积之比为平衡常数，结合元素守恒知，反应物中还有C，所以该反应的化学方程式为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）；
故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）；
（2）A．反应前后气体的物质的量之和增大、气体的质量增大，混合气体的平均相对分子质量改变，当容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
B．v_正（H₂O）=v_逆（H₂）=v_逆（H₂O），正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
C．反应前后气体的质量增大、容器体积不变，则容器内密度增大，当容器中气体的密度不随时间而变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
D．反应前后容器中总的物质的量不变，所以不能据此判断平衡状态，故错误；
E．无论反应是否达到平衡状态，都存在消耗n mol H₂的同时消耗n mol CO，所以不能据此判断平衡状态，故错误；
故选ABC；
II（1）v（H₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.35-0.20}{5}}{{t}_{2}-{t}_{1}}$mol/（L．s）=$\frac{0.03}{{t}_{2}-{t}_{1}}$mol•L^-1•s^-1；
故答案为：$\frac{0.03}{{t}_{2}-{t}_{1}}$mol•L^-1•s^-1；
（2）Fe是固体，Fe的多少不影响平衡移动，所以平衡不移动；3Fe+4H₂O=Fe₃O₄+4H₂，化学平衡常数K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$，再加入1molH₂O（g），浓度增大一倍，再次达到平衡，化学平衡常数不变，则H₂的物质的量为原来的2倍，所以为0.35mol×2=0.7mol，故答案为：不；0.7；
（3）t₁时改变条件，逆反应速率增大，且与原来平衡点没有接触点，改变的条件可能是使用了催化剂、升高温度、增大压强、增大H₂的浓度（任答两条），
故答案为：使用了催化剂、升高温度、增大压强、增大H₂的浓度（任答两条）．

点评 本题考查化学平衡状态判断、化学平衡计算、外界条件对化学平衡影响等知识点，侧重考查学生理解分析判断及计算能力，注意：化学平衡常数只与温度有关，与物质浓度无关，题目难度不大．