Question

1．化學反應速率與化學平衡
（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：2A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s），2min時反應達到平衡狀態(tài)，此時剩余1.2mol B，并測得C的濃度為1.2mo1•L^-1．
（1）從開始反應至達到平衡狀態(tài)，A消耗的平均反應速率為0.4mol/（L•min）．
（2）x=3．
（二）能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．工業(yè)上合成甲醇的反應原理為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H，
下表所列數(shù)據(jù)是該反應在不同溫度下的化學平衡常數(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“＜”），此反應較低（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應自發(fā)進行．
②在300℃時，將2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容積為1L的密閉容器中，此時反應將A．
A．向正方向移動    B．向逆方向移動    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的適宜條件，某同學設(shè)計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計的表中：

實驗編號	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

請在上表空格中填入剩余的實驗條件數(shù)據(jù)．
（三）有平衡體系：CaCO₃（s）?CaO（s）+CO₂（g）中僅含有CaCO₃、CaO及CO₂．原壓強為p，體積為V，在t₀時間，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時刻后體系中壓強（p縱坐標）跟時間（t橫坐標）的關(guān)系圖．

Answer 1

分析 （一）依據(jù)化學平衡三段式列式計算，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，說明平衡逆向進行；
②依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷反應進行的方向；
（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移動，依據(jù)反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)分析；
②計算此時的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應進行的方向；
③該同學通過“控制變量法”探究外界條件對化學平衡的影響，探究的前提只能是改變一個條件，而其它條件不變，據(jù)此解答；
（三）溫度不變，化學平衡常數(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．

解答 解：（一）依據(jù)化學平衡三段式列式計算，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移動，故正反應為放熱反應，即△H＜0，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反應△H＜0，△S＜0，依據(jù)反應自發(fā)進行，△H-T△S＜0分析，低溫下反應自發(fā)進行；
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，此時的濃度商Qc=$\frac{2}{2×3{\;}^{2}}$=$\frac{1}{9}$，小于0.27，故反應向正反應進行；
故答案為：A；
③通過“控制變量法”探究外界條件對化學平衡的影響，探究的前提只能是改變一個條件，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時刻后體系中壓強（p縱坐標）
跟時間（t橫坐標）的關(guān)系圖為：，
故答案為：．

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