Question

2012年8月24日，武漢市一家有色金屬制造廠(chǎng)發(fā)生氨氣泄露事故．已知在一定溫度下，合成氨工業(yè)原料氣H₂制備涉及下面的兩個(gè)反應(yīng)：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）．
（1）判斷反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

．（多選、漏選、錯(cuò)選均不得分）
A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不變         B．混合氣體中c（CO）不變
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）    D．c（CO₂）=c（CO）
（2）在2L定容密閉容器中通入1mol N₂（g）和3mol H₂（g），發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），△H＜0，測(cè)得壓強(qiáng)-時(shí)間圖象如圖甲，測(cè)得p₂=0.6p₁，此時(shí)溫度與起始溫度相同，在達(dá)到平衡前某一時(shí)刻（t₁）若僅改變一種條件，得到如乙圖象．

①若圖中c=1.6mol，則改變的條件是

 

（填字母）；
②若圖中c＜1.6mol，則改變的條件是

 

（填字母）；此時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)

 

．（填字母）（填“增大”、“減小”、“不變”）
A．升溫　　　B．降溫　　　　C．加壓　　　　　D．減壓　　　　　E．加催化劑
（3）如圖甲，平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（4）工業(yè)上可利用如下反應(yīng)：H₂O（g）+CH₄（g）

催化劑 .

△

CO（g）+3H₂（g）制備CO和H₂．在一定條件下1L的密閉容器中充入0.3mol H₂O和0.2mol CH₄，測(cè)得H₂（g）和CH₄（g）的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)如圖丙所示：0～4s內(nèi)，用CO（g）表示的反應(yīng)速率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，據(jù)此解答，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）根據(jù)三段法建立關(guān)系，利用壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比去求出氨氣的物質(zhì)的量，然后根據(jù)外界條件對(duì)速率和平衡的影響來(lái)判斷平衡移動(dòng)方向；根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響來(lái)分析；
（3）由（2）根據(jù)轉(zhuǎn)化率的公式即可；
（4）先根據(jù)v=

△C

△t

求出v（CH₄），然后根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比求出v（CO）．

解答： 解：（1）A．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，溫度一定，容器中壓強(qiáng)始終不變，故壓強(qiáng)不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度不變，混合氣體中c（CO）不變說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．v （H₂）_正=v （H₂O）_逆，不同物質(zhì)表示的速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．平衡時(shí)二氧化碳與一氧化碳的濃度與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，c（CO₂）=c（CO）不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故D錯(cuò)誤；
故答案為；BC；
（2）3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），
投料　 3mol   1 mol    0
轉(zhuǎn)化量 3x      x       2x
平衡量 3-3x    1-x     2x
反應(yīng)前后的壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量比即（4-2x）：4=0.6，x=0.8，c=1.6 mol，
①若圖中c=1.6mol，則平衡沒(méi)移動(dòng)，但速率加快，所以改變的條件是使用催化劑，故選：E；
②若圖中c＜1.6mol，則平衡逆向移動(dòng)，且速率加快，只能升高溫度；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，所以平衡常數(shù)減小，
故答案為：A；減��；
（3）3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），
投料　 3mol  1 mol    0
轉(zhuǎn)化量 3x    x        2x
平衡量 3-3x  1-x      2x
反應(yīng)前后的壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量比即（4-2x）：4=0.6，x=0.8，所以平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率為

2.4mol

3mol

×100%=80%，
故答案為：80%；
（4）v（CH₄）=

0.1mol/L

4s

=0.025 mol/（L?s），而v（CO）=v（CH₄）=0.025 mol/（L?s），故答案為：0.025 mol/（L?s）．

點(diǎn)評(píng)：本題借助于圖象考查了化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的標(biāo)志、化學(xué)平衡計(jì)算，化學(xué)平衡的影響因素等，題目難度中等，注意反應(yīng)原理的掌握．