Question

1．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
（一）恒溫恒容下，將2molA氣體和2molB氣體通入體積為2L的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s），2min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)剩余1.2mol B，并測得C的濃度為1.2mo1•L^-1．
（1）從開始反應(yīng)至達(dá)到平衡狀態(tài)，A消耗的平均反應(yīng)速率為0.4mol/（L•min）．
（2）x=3．
（二）能源短缺是人類社會(huì)面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)原理為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H，
下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷△H＜0 （填“＞”、“=”或“＜”），此反應(yīng)較低（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．
②在300℃時(shí)，將2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容積為1L的密閉容器中，此時(shí)反應(yīng)將A．
A．向正方向移動(dòng)    B．向逆方向移動(dòng)    C．處于平衡狀態(tài)    D．無法判斷
③為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的表中：

實(shí)驗(yàn)編號	T（℃）	$\frac{n（CO）}{n（{H}_{2}）}$	P（MPa）
i	150	$\frac{1}{3}$	0.1
ii	150	$\frac{1}{3}$	5
iii	350	$\frac{1}{3}$	5

請?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)．
（三）有平衡體系：CaCO₃（s）?CaO（s）+CO₂（g）中僅含有CaCO₃、CaO及CO₂．原壓強(qiáng)為p，體積為V，在t₀時(shí)間，將容器體積縮小為原來的一半并保持不變．若固體所占體積可忽略，且溫度維持不變，在方框中畫出t₀時(shí)刻后體系中壓強(qiáng)（p縱坐標(biāo)）跟時(shí)間（t橫坐標(biāo)）的關(guān)系圖．

Answer 1

分析 （一）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，C的物質(zhì)的量=1.2mol/L×2L=2，4mol；
             2A（g）+B（g）?xC（g）+2D（s）．
起始量（mol） 2       2       0       0
變化量（mol） 1.6     0.8     0.8x    1.6
平衡量（mol） 0.4     1.2     2.4    1.6
0.8x=2.4，x=3，根據(jù)v（A）=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
（1）①依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化分析，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明平衡逆向進(jìn)行；
②依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（二）（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)分析；
②計(jì)算此時(shí)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
③該同學(xué)通過“控制變量法”探究外界條件對化學(xué)平衡的影響，探究的前提只能是改變一個(gè)條件，而其它條件不變，據(jù)此解答；
（三）溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，則二氧化碳濃度不變，根據(jù)PV=nRT判斷平衡氣體壓強(qiáng)．

解答 解：（一）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，C的物質(zhì)的量=1.2mol/L×2L=2，4mol；
             2A（g）+B（g）?xC（g）+2D（s）．
起始量（mol） 2       2       0       0
變化量（mol） 1.6     0.8     0.8x    1.6
平衡量（mol） 0.4     1.2     2.4    1.6
0.8x=2.4，x=3，
（1）根據(jù)v（A）=$\frac{△c}{△t}$可知，A消耗的平均反應(yīng)速率為$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{2min}$=0.4mol/（L•min），
故答案為：0.4mol/（L•min）；
（2）由上面的分析可知，x=3，
故答案為：3；
（二）（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反應(yīng)△H＜0，△S＜0，依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，△H-T△S＜0分析，低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：＜；較低；
②、將2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容積為1L的密閉容器中，此時(shí)的濃度商Qc=$\frac{2}{2×3{\;}^{2}}$=$\frac{1}{9}$，小于0.27，故反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行；
故答案為：A；
③通過“控制變量法”探究外界條件對化學(xué)平衡的影響，探究的前提只能是改變一個(gè)條件，而其它條件不變，由此可得：ii中溫度A為150℃，n （CO）/n（H₂）B為$\frac{1}{3}$，D為5，iii中n （CO）/n（H₂）C為$\frac{1}{3}$；
故答案為：150；$\frac{1}{3}$；5；$\frac{1}{3}$；
（三）溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，則二氧化碳濃度不變，根據(jù)PV=nRT知，P=$\frac{n}{V}$RT=CRT，溫度不變，R是常數(shù)，C不變，則P不變，所以t₀時(shí)刻后體系中壓強(qiáng)（p縱坐標(biāo)）
跟時(shí)間（t橫坐標(biāo)）的關(guān)系圖為：，
故答案為：．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡、平衡常數(shù)影響因素分析判斷，平衡標(biāo)志的理解應(yīng)用，注意等效平衡狀態(tài)的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．