Question

4．碳的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關．
I．工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO，再利用CO和水蒸氣反應制H₂時，發(fā)生以下反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）向1L恒容密閉容器中充入CO（g）和H₂O（g），t℃時測得部分數(shù)據(jù)如下表．

T/min	0	1	2	3	4
n（H2O）/mol	1	0.8	0.65	0.6	0.6
n（CO）/mol	0.8	0.6	0.45	0.4	0.4

則該溫度下反應的平衡常數(shù)K=$\frac{2}{3}$．
（2）相同溫度下，若向該容器中充入l molCO、x molH₂O（g）、y molCO₂、2molH₂，此時v（正）=v（逆），則x、y的關系式是x：y=3：1．
Ⅱ．在一恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生反應：Ni（s）+4CO（g）$?_{180-200℃}^{50-80℃}$Ni（CO）₄（g），則△H＜0，（填“＞”、“＜”）；縮小容器容積，平衡向右（填“左”或“右”）移動，△H不變（填“增大”、“減少”或“不變”，下同），混合氣體的密度增大．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，3min時該反應達到平衡狀態(tài)，平衡時n（H₂O）=0.6mol、n（CO）=0.4mol，則平衡時c（H₂O）=$\frac{0.6mol}{1L}$=0.6mol/L、n（CO）=$\frac{0.4mol}{1L}$=0.4mol/L，參加反應的n（CO）=（0.8-0.4）mol=0.4mol，根據(jù)方程式知，生成的c（CO₂）=c（H₂）=$\frac{0.4mol}{1L}$=0.4mol/L，根據(jù)平衡常數(shù)公式進行計算；
（2）溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，v（正）=v（逆），說明該反應達到平衡狀態(tài)，濃度商等于化學平衡常數(shù)；
II．該反應正反應溫度小于逆反應溫度，說明該反應的正反應是放熱反應；該反應前后氣體體積減小，增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動；化學平衡移動但焓變不變；反應前后氣體質(zhì)量增大，容器體積不變，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算其密度．

解答 解：Ⅰ．（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，3min時該反應達到平衡狀態(tài)，平衡時n（H₂O）=0.6mol、n（CO）=0.4mol，則平衡時c（H₂O）=$\frac{0.6mol}{1L}$=0.6mol/L、n（CO）=$\frac{0.4mol}{1L}$=0.4mol/L，參加反應的n（CO）=（0.8-0.4）mol=0.4mol，根據(jù)方程式知，生成的c（CO₂）=c（H₂）=$\frac{0.4mol}{1L}$=0.4mol/L，化學平衡常數(shù)K=$\frac{0.4×0.4}{0.6×0.4}$=$\frac{2}{3}$，
故答案為：$\frac{2}{3}$；
（2）溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，v（正）=v（逆），說明該反應達到平衡狀態(tài)，濃度商等于化學平衡常數(shù)，這幾種物質(zhì)的計量數(shù)都是1，所以其濃度冪之積等于物質(zhì)的量冪之積，所以化學平衡常數(shù)=
$\frac{2y}{x×1}=\frac{2}{3}$則x：y=3：1，故答案為：x：y=3：1；
II．該反應正反應溫度小于逆反應溫度，說明該反應的正反應是放熱反應，則△H＜0；該反應前后氣體體積減小，增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，所以平衡向右移動；化學平衡移動但焓變不變，焓變只有方程式有關；反應前后氣體質(zhì)量增大，容器體積不變，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$知，混合氣體密度增大，故答案為：＜；右；不變；增大．

點評 本題考查化學平衡有關計算，為高頻考點，側(cè)重考查學生分析計算能力，注意：化學平衡常數(shù)只與溫度有關，焓變與化學反應方程式計量數(shù)有關，題目難度不大．