Question

19．已知：3Fe（s）+4H₂O（g）?Fe₃O₄（S）+4H₂（g），某溫度下其平衡常數k=1．在該溫度時，在體積為5L的密閉容器中加入3mol Fe（s）與2mol H₂O（g），t₁秒時測得H₂的物質的量為0.70mol．（計算時不用化簡）
（1）0～t₁這段時間內的化學反應速率v（H₂）=$\frac{0.7}{5{t}_{1}}$mol/（L•s）
（2）該反應的平衡常數表達式k=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$，t₁時V_正＞V_逆（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）該反應的逆反應速率隨時間變化的關系如圖所示．t₂若繼續(xù)加入2mol Fe（s），則逆反應速率不變，不變
（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），t₃后繼續(xù)通入1mol H₂O（g），則平衡常數不變增大
，水蒸氣的總轉化率α（H₂O）不變．畫出t₁至t₄變化圖．（假設t₂和t₃時反應都達到平衡）增大．

Answer 1

分析 （1）由方程式：3Fe（s）+4H₂O（g）?Fe₃O₄（S）+4H₂（g），
        初起：3mol     2mol         0        0
      變化量：0.70mol              0.70mol 
      t₁秒時：0.70mol
再根據v=$\frac{△c}{△t}$，計算求解； 
（2）平衡常數表達式k=$\frac{生成物濃度冪之積}{反應物濃度冪之積}$；比較Qc與平衡常數的大小關系，來解答t₁時V_正和V_逆；
（3）t₂若繼續(xù)加入2mol Fe（s），固體量增加，不影響化學反應速率；平衡常數是溫度的函數；t₃后繼續(xù)通入1mol H₂O（g），相當于增大壓強，兩邊氣體計量數相等，平衡不移動，由此分析作圖．

解答 解：（1）由方程式：3Fe（s）+4H₂O（g）?Fe₃O₄（S）+4H₂（g），
        初起：3mol     2mol         0        0
      變化量：0.70mol              0.70mol 
      t₁秒時：0.70mol
再根據v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.70mol}{5L}}{{t}_{1}s}$=$\frac{0.7}{5{t}_{1}}$mol/（L•s），故答案為：$\frac{0.7}{5{t}_{1}}$mol/（L•s）；
（2）平衡常數表達式k=$\frac{生成物濃度冪之積}{反應物濃度冪之積}$=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$，Qc=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$=$\frac{0．{7}^{4}}{1．{3}^{4}}$＜1，所以平衡正向移動，則_正＞V_逆，故答案為：$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}）}{{c}^{4}（{H}_{2}O）}$；＞；
（3）t₂若繼續(xù)加入2mol Fe（s），固體量增加，不影響化學反應速率；平衡常數是溫度的函數，所以平衡常數不變，t₃后繼續(xù)通入1mol H₂O（g），相當于增大壓強，兩邊氣體計量數相等，平衡不移動，所以水蒸氣的總轉化率α（H₂O）；但正逆反應速率都加快，所以圖象為：；故答案為：不變；不變；不變；．

點評 本題考查化學反應的速率和平衡的移動，學生只要知道外界條件對化學平衡移動的影響就可以迅速解題，比較容易．