Question

3．700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H₂O，发生反应：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）反应过程中测定的部分数据见下表（表中t₂＞t₁）：

反应时间/min	n（CO）/mol	n （H2O）/mol
0	1.20	0.60
t1		0.20
t2	0.80

依据题意回答下列问题：
（1）反应在t₁min内的平均速率为v（H₂）=$\frac{0.20}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1
（2）保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH₂O，到达平衡时，n（CO₂）=0.4mol．
（3）温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为放热反应（填“放热”或“吸热”）．
（4）700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入CO（g）、H₂O（g）、CO₂（g）、H₂（g）的物质的量分别为1.20mol、2.00mol、1.20mol、1.20mol，则此时该反应v_（正）＞v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）该反应在t₁时刻达到平衡、在t₂时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况：图中t₂时刻发生改变的条件是降低温度、增加水蒸汽的量（写出两种）．

（6）若该容器绝热体积不变，不能判断反应达到平衡的是②③．
①体系的压强不再发生变化
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化⑥v（CO₂）_正=v（H₂O）_逆．

Answer 1

分析 （1）由化学计量数之比等于反应速率之比可知，v（H₂）=v（CO），结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）由以上数据可知，t₂时n（H₂O）=0.2mol，转化H₂O的物质的量为0.4mol，转化的H₂也为0.4mol，t₂时n（H₂）=0.4mol；
（3）根据反应方程式计算，
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始：1.2mol  0.6mol           0                0
转化：0.4mol  0.4mol           0.4mol    0.4mol
平衡：0.8mol  0.2mol           0.4mol    0.4mol
t₁时达到达到平衡状态，平衡常数K=$\frac{\frac{0.4}{2}×\frac{0.4}{2}}{\frac{0.8}{2}×\frac{0.2}{2}}$=1，与800℃反应平衡常数为0.64比较判断温度对反应的影响；
（4）计算Qc，与K比较，判断反应进行的方向；
（5）据图可知，CO浓度继续减小和二氧化碳的浓度继续增大，在t₂时刻平衡正向移动，结合平衡移动分析；
（6）结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡状态．

解答 解：（1）化学反应中，反应速率之比等于化学计量数之比，v（H₂）=v（CO）=$\frac{\frac{1.2mol-0.80mol}{2L}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.20}{{t}_{1}}$mol/（L•min），
故答案为：$\frac{0.20}{{t}_{1}}$；
（2）由以上数据可知，t₂时n（H₂O）=0.2mol，转化H₂O的物质的量为0.4mol，转化的H₂也为0.4mol，t₂时n（H₂）=0.4mol，与t₁时相同，说明t₁时达到达到平衡状态，根据化学方程式可知，则生成的n（CO₂）=0.4mol，
故答案为：0.4；
（3）根据反应方程式计算，
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始：1.2mol  0.6mol           0                0
转化：0.4mol  0.4mol           0.4mol    0.4mol
平衡：0.8mol  0.2mol           0.4mol    0.4mol
t₁时达到达到平衡状态，平衡常数K=$\frac{\frac{0.4}{2}×\frac{0.4}{2}}{\frac{0.8}{2}×\frac{0.2}{2}}$=1，而温度升至T₂℃，上述反应的平衡常数为0.64，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应放热，即△H＜0，
故答案为：放热；
（4）Qc=$\frac{\frac{1.20}{2}×\frac{1.20}{2}}{\frac{1.20}{2}×\frac{2.00}{2}}$=0.6＜1，平衡正向移动，v（正）＞v（逆），故答案为：＞；
（5）据图可知，CO浓度继续减小和二氧化碳的浓度继续增大，在t₂时刻平衡正向移动，可能是增加水蒸汽的量或减少氢气的量，正反应放热，降温平衡正向移动，
故答案为：降低温度；增加水蒸汽的量（ 或减少氢气的量）；
（6）在一个绝热等容的容器中，判断此流程的第Ⅱ步反应CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），达到平衡的标志是正逆反应速率相同；各组分含量保持不变；
①虽然反应前后气体体积不变，但由于绝热等容容器中反应过程中有温度变化，所以压强也在变化，体系的压强不再发生变化能判断反应达到平衡，故①符合；
②反应中混合气体质量守恒，体积不变，密度不变，混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡，故②不符合；
③反应前后气体质量守恒，反应前后气体体积不变，物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，不能说明反应达到平衡，故③不符合；
④各组分的物质的量浓度不再改变是平衡的标志，故④符合；
⑤体系的温度不再发生变化绝热容器温度不变，说明反应达到平衡，故⑤符合；
⑥反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v（CO₂）_正=v（H₂O）_逆，说明水蒸气的正逆反应速率相同，故⑥符合；
故答案为：②③．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握K的计算、反应进行的方向、平衡特征等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度不大．