Question

20．在1L固定容積密閉容器中投入1.8mol CH₄和3.6mol H₂O（g），若只發(fā)生反應CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H＞0測得CH₄、H₂O（g）及某一生成物的物質的量濃度（c）隨反應時間（t）的變化如圖所示（第9min前H₂O（g）的物質的量濃度及第4min～9min之間X所代表生成物的物質的量濃度變化曲線未標出，條件有變化時只考慮改變一個條件）．
①0～4min內，H₂的平均反應速率v（H₂）=0.5mol•L^-1•min^-1．
②反應在5min時的平衡常數K=$\frac{0.5×{2}^{4}}{1.3×2．{6}^{2}}$（列出計算式的數據表達式不必化簡計算）
③第6min時改變的條件是升高溫度，比較第5min時的平衡常數K（5min）與第10min時平衡常數K（10min）的大�。篕（5min）＜K（10min）（填“＞”、“=”或“＜”），原因是正反應為吸熱反應，升高溫度平衡常數增大．

Answer 1

分析 ①先計算甲烷的反應速率，再根據同一化學反應中同一時間段內各物質的反應速率是之比等于其計量數之比計算氫氣反應速率；
②根據圖象0-4min甲烷減少0.5mol/L，X增加0.5mol/L，則X為二氧化碳，4-6min為平衡狀態(tài)，
     CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）
開始 1.8       3.6      0         0
轉化 0.5         1      0.5       2
平衡 1.3         2.6    0.5       2
根據化學平衡常數公式計算平衡常數；
③該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，生成物濃度增大、反應物濃度減小，據此判斷平衡常數大�。�

解答 解：①v（CH₄）=$\frac{1.8-1.3}{4}$mol/（L．min）=0.125mol/（L．min），據同一化學反應中同一時間段內各物質的反應速率是之比等于其計量數之比，所以v（H₂）=4v（CH₄）=0.125mol/（L．min）×4=0.5mol/（L．min），
故答案為：0.5；
②根據圖象0-4min甲烷減少0.5mol/L，X增加0.5mol/L，則X為二氧化碳，4-6min為平衡狀態(tài)，
     CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）
開始 1.8       3.6      0         0
轉化 0.5         1      0.5       2
平衡 1.3         2.6    0.5       2
則化學平衡常數=$\frac{0.5×{2}^{4}}{1.3×2．{6}^{2}}$，
故答案為：$\frac{0.5×{2}^{4}}{1.3×2．{6}^{2}}$；
③因正反應為吸熱反應，升高溫度平衡常數增大，則K_5min＜K_10min，故答案為：＜；正反應為吸熱反應，升高溫度平衡常數增大．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡影響因素等知識點，為高頻考點，采用三段式法計算化學平衡常數，注意：計算化學平衡常數時用平衡時濃度而不是物質的量，題目難度不大．