Question

20．在一定条件下，将C（s）和H₂O（g）分别加入甲、乙两个密闭容器，发生反应：C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g），其相关数据如表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
			C（s）	H2O（g）	H2（g）
甲	2	T1	2	4	3.2	2.8
乙	1	T2	1	2	1.2	3.0

（1）T₁＞T₂（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）达到平衡后，保持温度和体积不变，向甲容器内再充入0.8molH₂O和3.2molH₂，则此时V_正=V_逆
（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是BD．
A．V_逆（CO₂）═2V_正（H₂）
B．混合气体的密度保持不变
C．c（H₂O）：c（CO₂）：c（H₂）=2：1：2
D．混合气体的平均相对分子质量保持不变
（4）某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响，测得逆反应速率与时间的关系如图所示：

可见在t₁、t₃、t₅、t₇时反应都达了到平衡状态，如果t₂、t₄、t₆、t₈时都只改变了一个反应条件，则t₆时刻改变的条件是通入H₂O，则从t₁到t₈哪个时间段H₂O （g）的平衡转化率最低t₇-t₈，（填“t₁～t₂，以此类推”）．

Answer 1

分析 （1）从表中数据可知，甲乙两容器中反应物浓度相同，乙达到平衡时H₂（g）的平衡量比甲的一半小，则T₂对T₁平衡逆向移动，由已知该反应正向为吸热反应，则T₂对T₁是降低温度，说明T₂温度低；
（2）根据Qc和K之间的大小关系来判断；
（3）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；
（4）该反应是一个反应前后气体体积增大的且是正反应是吸热的化学反应，t₂时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t₂时反应速率，平衡向逆反应方向移动，t₈时反应速率增大，但平衡不移动，根据外界条件对化学反应速率的影响来分析解答．

解答 解：（1）从表中数据可知，甲乙两容器中反应物浓度相同，乙达到平衡时H₂（g）的平衡量比甲的一半小，则T₂对T₁平衡逆向移动，由已知该反应正向为吸热反应，则T₂对T₁是降低温度，说明T₂温度低，
故答案为：＞；
（2）达到平衡后，保持温度和体积不变，向甲容器内再充入0.8molH₂O和3.2molH₂，氢气和水的浓度之比等于达到平衡时二者的浓度之比，根据平衡常数表达式的特点，则此时Qc=K，所以正逆反应速率相等，故答案为：=；
（3）A．2V_逆（CO₂）═V_正（H₂）才能证明正逆反应速率相等，故A错误；
B．混合气体的密度等于质量和体积的比值，质量变化，体积不变，所以密度保持不变能证明达到了平衡，故B正确；
C．c（H₂O）：c（CO₂）：c（H₂）=2：1：2不能说明正逆反应速率相等，故C错误；
D．混合气体的平均相对分子质量等于气体质量和物质的量的比值，二者的比值是一个变量，所以混合气体的平均相对分子质量保持不变证明达到了平衡，故D正确；
故选BD；
（4）t₁到t₆平衡都逆向移动，而t₆时平衡正向移动，是因为增加反应物的浓度，而C是固体，所以是增加水蒸气的量，所以本身的转化率降低，t₈时反应速率增大，但平衡不移动，故平衡转化率最低t₇-t₈ （或“t₇到t₈”），t₆时刻速率逆反应速率在原来基础上增大，平衡逆向移动，所以是通入H₂O，故答案为：通入H₂O；t₇-t₈．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、平衡移动原理的应用等知识，掌握基础是关键，难度中等．