Question

19．已知：3Fe（s）+4H₂O（g）?Fe₃O₄（S）+4H₂（g），某温度下其平衡常数k=1．在该温度时，在体积为5L的密闭容器中加入3mol Fe（s）与2mol H₂O（g），t₁秒时测得H₂的物质的量为0.70mol．（计算时不用化简）
（1）0～t₁这段时间内的化学反应速率v（H₂）=$\frac{0.7}{5{t}_{1}}$mol/（L•s）
（2）该反应的平衡常数表达式k=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$，t₁时V_正＞V_逆（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图所示．t₂若继续加入2mol Fe（s），则逆反应速率不变，不变
（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），t₃后继续通入1mol H₂O（g），则平衡常数不变增大
，水蒸气的总转化率α（H₂O）不变．画出t₁至t₄变化图．（假设t₂和t₃时反应都达到平衡）增大．

Answer 1

分析 （1）由方程式：3Fe（s）+4H₂O（g）?Fe₃O₄（S）+4H₂（g），
        初起：3mol     2mol         0        0
      变化量：0.70mol              0.70mol 
      t₁秒时：0.70mol
再根据v=$\frac{△c}{△t}$，计算求解； 
（2）平衡常数表达式k=$\frac{生成物浓度幂之积}{反应物浓度幂之积}$；比较Qc与平衡常数的大小关系，来解答t₁时V_正和V_逆；
（3）t₂若继续加入2mol Fe（s），固体量增加，不影响化学反应速率；平衡常数是温度的函数；t₃后继续通入1mol H₂O（g），相当于增大压强，两边气体计量数相等，平衡不移动，由此分析作图．

解答 解：（1）由方程式：3Fe（s）+4H₂O（g）?Fe₃O₄（S）+4H₂（g），
        初起：3mol     2mol         0        0
      变化量：0.70mol              0.70mol 
      t₁秒时：0.70mol
再根据v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.70mol}{5L}}{{t}_{1}s}$=$\frac{0.7}{5{t}_{1}}$mol/（L•s），故答案为：$\frac{0.7}{5{t}_{1}}$mol/（L•s）；
（2）平衡常数表达式k=$\frac{生成物浓度幂之积}{反应物浓度幂之积}$=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$，Qc=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$=$\frac{0．{7}^{4}}{1．{3}^{4}}$＜1，所以平衡正向移动，则_正＞V_逆，故答案为：$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$；＞；
（3）t₂若继续加入2mol Fe（s），固体量增加，不影响化学反应速率；平衡常数是温度的函数，所以平衡常数不变，t₃后继续通入1mol H₂O（g），相当于增大压强，两边气体计量数相等，平衡不移动，所以水蒸气的总转化率α（H₂O）；但正逆反应速率都加快，所以图象为：；故答案为：不变；不变；不变；．

点评 本题考查化学反应的速率和平衡的移动，学生只要知道外界条件对化学平衡移动的影响就可以迅速解题，比较容易．