Question

【題目】一定溫度下，在固定容積為 5L 的密閉容器中發生可逆反應：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。

（1）請寫出該反應的化學平衡常數表達式 K= ________________________ 。

（2）不能判斷該反應一定達到化學平衡狀態的依據是_____________（填字母）

A．υ正(H2O)=υ逆(H2)

B．消耗 n mol H2 的同時消耗 n mol CO

C．容器中混合氣體的密度不隨時間而變化

D．混合氣體的壓強不再變化

（3）若在固定容積為 5L 的密閉容器中加入的是 2 mol Fe(s)與 1 mol H2O(g)，發生反應： 3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，△H＜0，t1 秒時，H2 的物質的量為 0.2 mol，到 t2 秒時恰好達到平衡，此時 H2的物質的量為 0.35 mol。

①t1～t2這段時間內的反應速率υ（H2O）=____；達到平衡時，H2的體積分數為____。

②若繼續加入 2 mol Fe(s)，則平衡___________移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”），繼續通入1molH2O再次達到平衡后，H2的物質的量為___________。

③該反應的逆反應速率隨時間變化的關系如圖：

t1時改變了某種條件，改變的條件可能是________________。

Answer 1

【答案】 B mol/（L·s） 35% 不 0.7 增大 H2O(g)的濃度

【解析】

（1）根據平衡常數的定義：生成物濃度的冪之積與反應物濃度的冪之積之比為平衡常數列出該反應的化學平衡常數的表達式；

（2）根據化學平衡的判斷標志進行判斷，化學平衡狀態時正逆反應速率相等，各物質的量、濃度等保持不變，以及衍生出來的一些量也不變，但一定得是“變化的量”不變了，才可作為判斷平衡的標志；

（3）①根據公式計算t1～t2這段時間內氫氣的反應速率，再根據化學反應速率之比等于化學計量數之比計算v(H2O)；根據該反應為反應前后氣體體積不變的反應可知，達到平衡時，氣體總物質的量不變，仍為1mol，從而計算氫氣的體積分數；

②改變固體的用量平衡不移動；繼續通入1mol H2O再次達到的新平衡相當于一次性加入2mol H2O達到的平衡狀態，而該反應前后氣體體積不變，則加入2mol H2O與加入1mol H2O建立等效平衡；

③根據外界條件對化學反應速率的影響判斷。

（1）根據平衡常數的定義：生成物濃度的冪之積與反應物濃度的冪之積之比為平衡常數，故該反應的化學平衡常數表達式為；

故答案為：；

（2）A．υ正(H2O)=υ逆(H2)時，代表正逆反應速率相等，反應達到平衡，故A可以判斷；

B．消耗 n mol H2 的同時消耗 n mol CO，反應都代表逆反應，故B不可以判斷；

C．碳為固體，則氣體的總質量為變量，容器容積不變，則密度為變量，當容器中混合氣體的密度不隨時間而變化時，反應達到平衡，故C可以判斷；

D．該反應前后氣體的體積變化，則混合氣體的壓強為變量，當混合氣體的壓強不再變化時，反應達到平衡，故D可以判斷；

綜上所述，B項不能判斷該反應一定達到化學平衡狀態；

故答案為：B；

（3）①t1～t2這段時間內，氫氣的反應速率為，根據化學反應速率之比等于化學計量數之比可知，v(H2O)= v(H2)= mol/(L·s)；

該反應為反應前后氣體體積不變的反應，達到平衡時，氣體總物質的量不變，仍為1mol，則H2的體積分數為；

故答案為：mol/（L·s）；35%；

②Fe為固體，若繼續加入2 mol Fe(s)，則平衡不移動；繼續通入1mol H2O再次達到的新平衡相當于一次性加入2mol H2O達到的平衡狀態，而該反應前后氣體體積不變，則加入2mol H2O與加入1mol H2O建立等效平衡，繼續通入1molH2O再次達到平衡后，H2的物質的量為原來的2倍，即為0.7mol；

故答案為：不；0.7；

③根據圖像可得，t1時刻逆反應速率逐漸增大，所以可能增H2O(g)的濃度；

故答案為：增大H2O(g)的濃度。