Question

如图1是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知该产业链中某反应的平衡表达式为：K=

[H2][CO]

[H2O]

它所对应的化学反应为：

C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）

（2）已知在一定温度下，各反应的平衡常数如下：
C（s）+CO₂（g）?2CO（g），K₁                　 ①
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），K₂  　　　　  ②
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），K₃   　　　　　 ③
则K₁、K₂、K₃，之间的关系是：

K₃=K₁×K₂

．
反应①的平衡常数K随温度的升高而

增大

（增大/减小/不变）．
一定温度下，在三个容积均为2L的容器中均进行着③反应，各物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示．请填写表中相应的空格．

容器编号	n（C）mol	n（H2O）mol	n（CO）mol	n（H2）mol	v正、v逆比较
Ⅰ	0.2	0.12	1.20	0.20	v正=v逆
Ⅱ	0.16	0.20	0.40	0.80	v正 ＞ v逆

简述理由：

Q=

0.2×0.4

0.1

=0.8＜1=K，Q＜K 平衡向正方向进行，所以v_正＞v_逆

（3）该产业链中氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．对反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞O，在温度为T₁、T₂时，平衡体系中N0₂的体积分数随压强变化曲线如图2所示．下列说法正确的是

D

 
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（4）如果（3）中的反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N₂O₄、NO₂的量），反应速率v与时间t关系如右图所示．图中t₄时引起平衡移动的条件可能是

增大压强

；图中表示平衡混合物中NO₂的含量最高的一段时间是

t₃～t₄

．

Answer 1

分析：（1）根据平衡常数的定义判断反应的方程式；
（2）根据平衡常数的表达式推断；计算此时的浓度商Qc，与平衡常数相比判断反应进行方向，据此判断速率大小；
（3）从平衡移动的角度分析各物理量的变化；
（4）根据v_正和v_逆相对大小判断．

解答：解：（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，所以该反应的方程式为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）根据化学方程式可知：K₁=

c2(CO)

c(CO2)

，K₂=

c(H2)×c(CO2)

c(CO)×c(H2O)

，K₃=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

，所以：K₃=K₁×K；反应①是一个吸热反应，随着温度的升高，平衡向正方向移动，平衡常数增大；由表中的数据可求出Q=

0.2×0.4

0.1

=0.8＜1=K，Q＜K，说明反应未达到平衡状态，平衡向正方向进行，所以v_正＞v_逆，
故答案为：K₃=K₁×K₂；增大；＞；Q=

0.2×0.4

0.1

=0.8＜1=K，Q＜K 平衡向正方向进行，所以v_正＞v_逆；
（3）对反应N₂O₄（g）?2NO₂（g），在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图2所示．则
A．A点压强小于C点的压强，压强越大，反应速率越大，则反应速率：A＜C，故A错误；
B．增大压强，平衡向正反应移动，但浓度的增大幅度大于转化的程度，所以C点浓度大，颜色深，故B错误；
C．B、C两点二氧化氮的体积分数相同，则混合气体的平均相对分子质量相同，故C错误；
D．在相同压强下，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故D正确；
故答案为：D；
（4）由图象可知，t₄时平衡向逆方向移动，改变的条件可能是增大压强或降低压强，再根据反应速率加快，说明改变的条件是增大压强；由于t₄时刻平衡逆方向移动，所以t₃～t₄混合物中NO₂的含量最高，故答案为：增大压强；t₃～t₄．

点评：本题考查化学平衡常数及影响因素、意义，反应速率计算等，难度中等，（1）中判断有固体碳参加反应是关键，注意化学平衡常数大小说明反应进行程度．