Question

【題目】Ⅰ.可逆反應3A(g)3B(？)+C(？) △H>0，達到化學平衡后，進行下列操作。

（1）升高溫度，用“變大”“變小”“不變”或“無法確定”填空。

①若B、C都是氣體，氣體的平均相對分子質量___；

②若B、C都不是氣體，氣體的平均相對分子質量___；

③若B是氣體，C不是氣體，氣體的平均相對分子質量___；

（2）如果平衡后溫度保持不變，將容器體積增大一倍，新平衡時A的濃度是原來的50%，判斷B的狀態是___態，C的狀態是__態。

（3）某密閉容器中放入一定量的NO2，發生反應2NO2N2O4（正反應放熱），達平衡后，若分別單獨改變下列條件，重新達到平衡后，能使混和氣體平均分子量增大的是___。

A.通入N2 B.通入NO2 C.通入N2O4 D.升高溫度

Ⅱ.在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學平衡常數K 和溫度T的關系如下表所示：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：

（1）該反應的化學平衡常數表達式為K＝___；

（2）該反應為___反應(填“吸熱”或“放熱”)。

（3）能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是___

A．容器中壓強不變 B．混合氣體中c(CO)不變

C．v正(H2)＝v逆(H2O) D．c(CO2)＝c(CO)

（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：[CO2]·[H2]＝[CO]·[H2O]，試判斷此時的溫度為__℃；

（5）830℃充入等體積的CO2 和H2 達到平衡后CO2 的轉化率為___；

Ⅲ.運用化學反應原理研究合成氨反應有重要意義，請完成下列探究。

生產氫氣：將水蒸氣通過紅熱的炭即產生水煤氣。C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7J·mol－1·K－1，該反應在低溫下__(填“能”或“不能”)自發進行。

Answer 1

【答案】變小 不變 變小 氣 液或固 BC 吸熱 BC 830 50% 不能

【解析】

Ⅰ.（1）反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，結合物質的狀態判斷相對分子質量的變化；
（2）如果平衡后保持溫度不變，將容器體積增加一倍，新平衡時A的濃度是原來的50%，則說明平衡不移動，反應物氣體的計量數等于生成物氣體的計量數；

（3）能使混合氣體平均相對分子質量減小，根據M=mn，反應前后質量守恒，n減小即可，應是平衡向正反應方向移動，結合溫度、壓強對平衡移動的影響解答該題；

Ⅱ. （1）K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；

（2）由表格中數據可知，溫度越高K越大；

（3）結合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定，平衡狀態下正逆反應速率相同，各組分含量保持不變；

（4）根據達到平衡狀態的標志和判斷方法解題；

（5）根據三段式結合轉化率的定義求解；

Ⅲ. （1）根據反應能否自發進行的判據：△H-T△S<0，反應自發進行，代入數據來計算。

Ⅰ. （1）反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，結合物質的狀態判斷相對分子質量的變化；

①若B.C都是氣體，氣體的總質量不變，但物質的量增大，則氣體的平均相對分子質量變小，故答案為：變小；

②若B.C都不是氣體，氣體只有A，則氣體的平均相對分子質量不變，故答案為：不變；

③若B是氣體，C不是氣體，氣體的物質的量不變，但氣體的質量減小，則相對分子質量減小，故答案為：變小；

（2）如果平衡后保持溫度不變，將容器體積增加一倍，如平衡不移動，則新平衡時A的濃度是原來的50%，符合題意，則說明平衡不移動，反應物氣體的計量數等于生成物氣體的計量數，所以B為氣體，C為固體或液體，故答案為：氣；固或液；

（3）根據M=，能使混合氣體平均相對分子質量減小，反應前后質量守恒，只要n減小即可，應是平衡向正反應方向移動。

A. 通入N2，不會引起化學平衡的移動，A項錯誤；

B. 通入NO2，壓強增大，平衡正向移動，n減小，能使混合氣體平均相對分子質量增大，B項正確；

C. 通入N2O4，壓強增大，平衡正向移動，n減小，能使混合氣體平均相對分子質量增大，C項正確；

D. 升高溫度，平衡逆向移動，n增大，所以使混合氣體平均相對分子質量減小，D項錯誤；

故答案為BC；

Ⅱ. （1）CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常數K=；

（2）由表格中數據可知，溫度越高K越大，可知升高溫度平衡正向移動，正反應為吸熱反應，故答案為：吸熱；

（3）A.該反應為氣體體積不變的反應，容器中壓強始終不變，不能判定平衡，A項錯誤；

B. 混合氣體中c(CO)不變，符合平衡特征“定”，達到平衡狀態，B項正確；

C.v正(H2)=v逆(H2O)，符合平衡特征“等”，達到平衡狀態，C項正確；

D.c(CO2)=c(CO)，與起始量、轉化率有關，不能判定平衡狀態，D項錯誤；

故答案為：BC；

（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：：[CO2]·[H2]＝[CO]·[H2O]，則根據K的表達式可知K==1，結合表中數據可知，溫度為830℃，故答案為：830；

（5）同條件下，氣體的體積之比等于氣體的物質的量之比，也等于密閉容器中氣體的濃度之比，則830℃充入等體積的CO2 和H2，設起始量均為1，CO2轉化量為x，則

CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)

起始量（mol/L） 1 1 0 0

轉化量（mol/L） x x x x

平衡量（mol/L） 1-x 1-x x x

因此溫度下K=1，則=1，即x=0.5，，故達到平衡后CO2 的轉化率為=50%，故答案為：50%；

Ⅲ. C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g) 自由能復合判據ΔG＝ΔH-TΔS，只有當ΔG小于0時反應才能自發進行，因ΔH＝＋131.3kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7J·mol－1·K－1，帶入數據得△HT△S=131.3 kJ·mol－1T×133.7×0.001 kJ·mol－1·K－1，在低溫下，該值一定是大于0的，所以不能在低溫下自發進行，故答案為：不能。