Question

3．現(xiàn)有反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0，在850℃時(shí)，K=1．
（1）850℃時(shí)，若向一容積可變的密閉容器中同時(shí)充入1.0mol CO，3.0mol H₂O，1.0mol  CO₂和x mol H₂，則：
①當(dāng)x=5.0時(shí)，上述平衡向逆反應(yīng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向移動(dòng)．
②若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則x應(yīng)滿足的條件是0≤x＜3．
（2）已知在一定溫度下：
C（s）+CO₂（g）?2CO （g） 　平衡常數(shù)K₁；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）　平衡常數(shù)K₂；
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）　平衡常數(shù)K；
則K₁、K₂、K之間的關(guān)系是K=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$．
（3）某催化反應(yīng)室中發(fā)生的反應(yīng)為：
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H₁=+216kJ•mol^-1
CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H₂
已知CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-44kJ•mol^-1，則△H₂=+260 kJ•mol^-1．
（4）某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)H₂O₂的分解做了如下探究．下表是該實(shí)驗(yàn)小組研究影響H₂O₂分解速率的因素時(shí)記錄的一組數(shù)據(jù)，將質(zhì)量相同但狀態(tài)不同的MnO₂分別加入盛有15ml 5%的H₂O₂溶液的大試管中，并用帶火星的木條測(cè)試，結(jié)果如表：

MnO2	觸摸試管情況	觀察結(jié)果	反應(yīng)完成所需的時(shí)間
粉末狀	很燙	劇烈反應(yīng)，帶火星的木條復(fù)燃	3.5min
塊狀	微熱	反應(yīng)較慢，火星紅亮但木條未復(fù)燃	30min

①寫(xiě)出大試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填放熱或吸熱）．
②實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑的催化效果與催化劑接觸面積 有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）①求出此時(shí)的濃度商Q_c，與平衡常數(shù)相比，判斷平衡移動(dòng)方向；
②用x表示出濃度商Q_c，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，濃度商小于平衡常數(shù)；
（2）C（s）+CO₂（g）?2CO （g） 　平衡常數(shù)K₁=$\frac{{c}^{2}（CO）}{c（C{O}_{2}）}$
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）　平衡常數(shù)K₂=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）　平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}）c（C{O}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$，據(jù)此計(jì)算分析；
（3）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H₁=+216kJ•mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H₂
結(jié)合蓋斯定律計(jì)算①-②得到CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-44kJ•mol^-1，據(jù)此計(jì)算△H₂；
（4）①二氧化錳是過(guò)氧化氫分解的催化劑，由帶火星木條復(fù)燃，可知產(chǎn)物，由此可寫(xiě)出方程式；由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，反應(yīng)放熱還是吸熱；
②由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知催化劑作用大小的影響因素．

解答 解：（1）①此時(shí)的濃度商Q_c=$\frac{5×1}{1×3}$=1.67，大于平衡常數(shù)1，故平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，
故答案為：逆反應(yīng)；
②平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，濃度商小于平衡常數(shù)，即$\frac{1×x}{1×3}$＜1，解得0≤x＜3，
故答案為：0≤x＜3；
（2）C（s）+CO₂（g）?2CO （g） 　平衡常數(shù)K₁=$\frac{{c}^{2}（CO）}{c（C{O}_{2}）}$
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）　平衡常數(shù)K₂=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）　平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}）c（C{O}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$
據(jù)此計(jì)算分析K=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$，
故答案為：K=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$；
（3）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H₁=+216kJ•mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H₂
結(jié)合蓋斯定律計(jì)算①-②得到：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-44kJ•mol^-1，
+216kJ•mol^-1-△H₂=-44kJ•mol^-1，
△H₂=+260 kJ•mol^-1，
故答案為：+260 kJ•mol^-1；
（4）①H₂O₂在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，根據(jù)觸摸試管的感覺(jué)可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
故答案為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 放熱；
②因在其他條件相同時(shí)，粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳反應(yīng)所需時(shí)間短，說(shuō)明催化劑接觸面積對(duì)反應(yīng)速率有影響，
故答案為：催化劑接觸面積．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等．