Question

1000℃时，硫酸钠可与氢气发生反应：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）．请回答下列问题：
（1）上述反应在三个不同条件下进行，其中H₂的浓度随时间的变化如图所示．
①与曲线a比较，b和c分别仅改变一种反应条件，则曲线b改变的条件为

 

②该反应的△H

 

0，其判断理由是

 

．
（2）该温度下，向2L盛有1.42g Na₂SO₄的密闭容器中通入H₂，5min后测得固体质量为1.10g．则该时间范围内的平均反应速率v（H₂）=

 

．
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是

 

（填字母，下同）．
a．容器内压强保持不变b．容器内气体密度保持不变
c．c（H₂）=c（H₂O）d．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）
（4）若向平衡体系中加入焦炭，则下列图象中正确的是

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）①a、b曲线相比，达到平衡时氢气的浓度相等，则改变的条件不影响平衡，应该使用了催化剂；
②根据a相比c改变条件为升高温度，升高温度后氢气浓度减小、反应速率增大，据此判断焓变；
（2）根据差量法计算出氢气的物质的量，再根据反应速率表达式计算出该时间段氢气的平均反应速率；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分浓度不再变化，据此进行判断；
（4）在该温度下焦炭与水蒸气反应生成CO和氢气，反应物浓度减小、生成物浓度增大，平衡向着正向移动，据此对各选项进行判断．

解答： 解：（1）a、b曲线相比，曲线b达到平衡时消耗时间段、且氢气的浓度相等，则改变的条件能够加快反应时、不影响平衡，应该使用了催化剂；曲线c达到平衡时氢气浓度减小、达到平衡时时间段，说明是升高了温度，
故答案为：使用催化剂；
②c改变条件为升高温度，升高温度后氢气浓度减小、反应速率增大，说明升高温度平衡向着正向移动，所以该反应为吸热反应，△H＞0，
故答案为：＞；升高温度平衡向着正向移动，所以该反应为吸热反应；
（2）5min后测得固体质量为1.10g，则固体质量差为：1.42g-1.10g=0.32g，
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）△m
          4mol                          64g
           x                           0.32g
解得：x=

0.32g×4mol

64g

=0.02mol，
则该时间范围内的平均反应速率v（H₂）=

0.02mol 2L

5min

=0.002mol/（L?min），
故答案为：0.002mol/（L?min）；
（3）a．该反应是气体体积不变的反应，则容器内压强保持不变，无法判断是否达到平衡状态，故a错误；
b．该反应前后气体质量发生变化，若容器内气体密度保持不变，则反应已经达到平衡状态，故b正确；
c．c（H₂）=c（H₂O），无法判断各组分浓度是否不再变化，无法判断是否达到平衡状态，故c错误；
d．v_正（H₂）=v_逆（H₂O），表示的是正反应和逆反应，且反应速率相等，说明已经达到平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（4）a．若向平衡体系中加入焦炭，焦炭与水蒸气反应生成氢气和CO，导致生成物浓度减小、反应物浓度增大，平衡向着正向移动，所以硫化钠的质量增大，直至达到新的平衡时硫化钠质量不变，故a正确；
b．温度不变，则平衡常数不再变化，故b错误；
c．水蒸气与焦炭反应，则水蒸气浓度、百分含量会发生变化，故c错误；
d．由于平衡向着正向移动，则固体质量减小，直至质量不再变化，故d错误；
故答案为：a．

点评：本题考查了物质的量浓度随时间变化的曲线、化学平衡状态的判断、化学反应速率的计算等知识，题目难度中等，注意掌握影响化学平衡、化学反应速率的元素，明确化学平衡状态的特征及判断方法，试题培养了学生灵活应用所学知识的能力．