Question

如圖1是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問題：

（1）已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為：K=

[H2][CO]

[H2O]

它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)為：

C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）

（2）已知在一定溫度下，各反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：
C（s）+CO₂（g）?2CO（g），K₁                　 ①
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），K₂  　　　　  ②
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），K₃   　　　　　 ③
則K₁、K₂、K₃，之間的關(guān)系是：

K₃=K₁×K₂

．
反應(yīng)①的平衡常數(shù)K隨溫度的升高而

增大

（增大/減小/不變）．
一定溫度下，在三個(gè)容積均為2L的容器中均進(jìn)行著③反應(yīng)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度及正逆反應(yīng)速率關(guān)系如下表所示．請(qǐng)?zhí)顚懕碇邢鄳?yīng)的空格．

容器編號(hào)	n（C）mol	n（H2O）mol	n（CO）mol	n（H2）mol	v正、v逆比較
Ⅰ	0.2	0.12	1.20	0.20	v正=v逆
Ⅱ	0.16	0.20	0.40	0.80	v正 ＞ v逆

簡述理由：

Q=

0.2×0.4

0.1

=0.8＜1=K，Q＜K 平衡向正方向進(jìn)行，所以v_正＞v_逆

（3）該產(chǎn)業(yè)鏈中氨催化氧化可以制硝酸，此過程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．對(duì)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞O，在溫度為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中N0₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖2所示．下列說法正確的是

D

 
A．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C
B．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺
C．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：B＜C
D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法
（4）如果（3）中的反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂O₄、NO₂的量），反應(yīng)速率v與時(shí)間t關(guān)系如右圖所示．圖中t₄時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是

增大壓強(qiáng)

；圖中表示平衡混合物中NO₂的含量最高的一段時(shí)間是

t₃～t₄

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義判斷反應(yīng)的方程式；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式推斷；計(jì)算此時(shí)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)相比判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，據(jù)此判斷速率大小；
（3）從平衡移動(dòng)的角度分析各物理量的變化；
（4）根據(jù)v_正和v_逆相對(duì)大小判斷．

解答：解：（1）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，平衡常數(shù)中，分子為生成物，分母為反應(yīng)物，所以該反應(yīng)的方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式可知：K₁=

c2(CO)

c(CO2)

，K₂=

c(H2)×c(CO2)

c(CO)×c(H2O)

，K₃=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

，所以：K₃=K₁×K；反應(yīng)①是一個(gè)吸熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，平衡向正方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；由表中的數(shù)據(jù)可求出Q=

0.2×0.4

0.1

=0.8＜1=K，Q＜K，說明反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡向正方向進(jìn)行，所以v_正＞v_逆，
故答案為：K₃=K₁×K₂；增大；＞；Q=

0.2×0.4

0.1

=0.8＜1=K，Q＜K 平衡向正方向進(jìn)行，所以v_正＞v_逆；
（3）對(duì)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g），在溫度為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖2所示．則
A．A點(diǎn)壓強(qiáng)小于C點(diǎn)的壓強(qiáng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，則反應(yīng)速率：A＜C，故A錯(cuò)誤；
B．增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但濃度的增大幅度大于轉(zhuǎn)化的程度，所以C點(diǎn)濃度大，顏色深，故B錯(cuò)誤；
C．B、C兩點(diǎn)二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)相同，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相同，故C錯(cuò)誤；
D．在相同壓強(qiáng)下，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)增大，所以由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故D正確；
故答案為：D；
（4）由圖象可知，t₄時(shí)平衡向逆方向移動(dòng)，改變的條件可能是增大壓強(qiáng)或降低壓強(qiáng)，再根據(jù)反應(yīng)速率加快，說明改變的條件是增大壓強(qiáng)；由于t₄時(shí)刻平衡逆方向移動(dòng)，所以t₃～t₄混合物中NO₂的含量最高，故答案為：增大壓強(qiáng)；t₃～t₄．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、意義，反應(yīng)速率計(jì)算等，難度中等，（1）中判斷有固體碳參加反應(yīng)是關(guān)鍵，注意化學(xué)平衡常數(shù)大小說明反應(yīng)進(jìn)行程度．