Question

Ⅰ．在體積為2L的密閉容器中，充入lmol CO₂和2.6mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂ （g）+3H₂ （g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H=-49.0kJ?mol^-1
測得CO₂和CH₃OH （g）的濃度隨時間變化如圖甲所示：
（1）從反應(yīng)開始到第10min，氫氣的平均反應(yīng)速率：v（H₂）=

 

，在這段時間內(nèi)，反應(yīng)放出的
熱量為

 

．
（2）在該條件下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

；如果在某一時刻保持溫度不變，只改變濃度，使
c（CO₂）=1.00mol?L ^-1，c（H₂）=2.00mol?L ^-1，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.80mol?L ^-1，
則平衡

 

（填寫序號）．
a．向正反應(yīng)方向移動   b．向逆反應(yīng)方向移動
c．不移動            d．無法確定平衡移動方向
（3）下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是

 

（填寫序號）．
a．升高溫度                 b．充入He（g），使體系壓強增大
c．將H₂O （g）從體系中分離   d．再充入l mol CH₃OH （g）
Ⅱ．在一定的溫度下，把2體積N₂和6體積H₂分別通入一個帶活塞的體積可變的容器中（如圖乙），活塞的一
端與大氣相通容器中發(fā)生如下反應(yīng)：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0
反應(yīng)達到平衡后，測得混合氣體為7體積．
請據(jù)此回答下列問題：
（1）保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè)a、b、c分別表示加入的N₂、H₂和NH₃的體積，如果反應(yīng)達到平衡后混合氣體中各物質(zhì)的量仍與上述平衡時完全相同．
①a═1，c═2，則b═

 

．在此情況下，反應(yīng)起始時將向反應(yīng)方向

 

（填“正”或“逆”）進行．
②若需規(guī)定起始時反應(yīng)向逆方向進行，則c的取值范圍是

 

．
（2）在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是

 

，原因是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：Ⅰ（1）反應(yīng)速率是單位時間內(nèi)濃度的變化量，根據(jù)圖求出第10min時二氧化碳的變化量，然后根據(jù)熱化學方程式求解；
（2）用三行式來求平衡時，各組分的濃度，然后代入平衡常數(shù)表達式求解，比較濃度商和平衡常數(shù)的相對大小，來判斷平衡的移動方向；
（3）外界條件的改變，導(dǎo)致平衡的移動，從而來確定，比值的變化情況；
Ⅱ（1）在定溫、定壓下進行，要使平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)等效的考查；
（2）①采用極限分析法；②改變外界條件，導(dǎo)致平衡的移動．

解答： 解：Ⅰ（1）由圖可知從開始到第10min，△C（CO₂）=

1-0.8

2

mol/L=0.1mol/L，所以v（CO₂）=

0.1mol/L

10min

=0.01mol?L^-1?min^-1，而速率之比等于對應(yīng)物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，則v（H₂）：v（CO₂）=3：1，即v（H₂）=3v（CO₂）=0.03mol?L^-1?min^-1 ，由熱化學方程式可知消耗1mol的二氧化碳氣體，放出49kJ的熱量，而從開始到第10min，二氧化碳的變化量為0.2mol，則放出的熱量為0.2mol×49kJ/mol=9.8kJ，
故答案為；0.03mol?L^-1?min^-1；9.8kJ；
（2）由方程式可知      CO₂ （g）+3H₂ （g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
        初起（mol/l）   0.5      1.3        0          0
        變化（mol/l）   0.1      0.3       0.1        0.1
        平衡（mol/l）   0.4      1.0       0.1        0.1
           所以平衡常數(shù)為K=

0.1×0.1

0.4×13

=0.025
如果在某一時刻保持溫度不變，只改變濃度，使c（CO₂）=1.00mol?L ^-1，c（H₂）=2.00mol?L ^-1，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.80mol?L ^-1，
Q_c=

0.8×0.8

1×23

=0.08＞0.025=K，所以平衡逆向移動，
故答案為：0.025；b；
（3）a、升高溫度，平衡逆向移動，

n(CH3OH)

n(CO2)

的值減小，故a不選；
b、充入He（g），使體系壓強增大，平衡不移動，故比值不變，故b不選；
c、將H₂O （g）從體系中分離，平衡正向移動，比值變大，故選c；
d、再充入l mol CH₃OH，平衡雖然逆向移動，只是減弱，而不是抵消，仍然以分子增加為主，故選d；
故答案為：cd；
Ⅱ（1）①反應(yīng)達到平衡后混合氣體中各物質(zhì)的量仍與上述平衡時完全相同，恒溫恒壓條件下，采用極限分析法，c體積的氨氣完全轉(zhuǎn)化為氮氣和氧氣之比是1：3，所以只要a：b=2：6，則b=3a=3，因反應(yīng)前混合氣體為8體積，反應(yīng)后混合氣體為7體積，體積差為1體積，由差量法可解出平衡時氨氣為1體積；而在起始時，氨氣的體積為c=2體積，比平衡狀態(tài)時大，為達到同一平衡狀態(tài)，氨的體積必須減小，所以平衡逆向移動．故答案為：3，逆；
②若需讓反應(yīng)逆向進行，由上述①所求出的平衡時氨氣的體積為1可知，氨氣的體積必須大于1，最大值則為2體積氮氣和6體積氫氣完全反應(yīng)時產(chǎn)生的氨氣的體積，即為4體積，則1＜c≤4，故答案為：1＜c≤4；
（2）由6.5＜7可知，上述平衡應(yīng)向體積縮小的方向移動，即向放熱方向移動，所以采取降溫措施．故答案為：降低溫度、降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，氣體總分子數(shù)減少．

點評：抓住判斷等效平衡的判斷方法，一般是將物質(zhì)全部靠到一邊進行極限轉(zhuǎn)化，也就是極端轉(zhuǎn)化的原理，再與原反應(yīng)進行比較來判斷．