Question

20．在1L固定容積密閉容器中投入1.8mol CH₄和3.6mol H₂O（g），若只發(fā)生反應(yīng)CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H＞0測(cè)得CH₄、H₂O（g）及某一生成物的物質(zhì)的量濃度（c）隨反應(yīng)時(shí)間（t）的變化如圖所示（第9min前H₂O（g）的物質(zhì)的量濃度及第4min～9min之間X所代表生成物的物質(zhì)的量濃度變化曲線未標(biāo)出，條件有變化時(shí)只考慮改變一個(gè)條件）．
①0～4min內(nèi)，H₂的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.5mol•L^-1•min^-1．
②反應(yīng)在5min時(shí)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.5×{2}^{4}}{1.3×2．{6}^{2}}$（列出計(jì)算式的數(shù)據(jù)表達(dá)式不必化簡計(jì)算）
③第6min時(shí)改變的條件是升高溫度，比較第5min時(shí)的平衡常數(shù)K（5min）與第10min時(shí)平衡常數(shù)K（10min）的大�。篕（5min）＜K（10min）（填“＞”、“=”或“＜”），原因是正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)增大．

Answer 1

分析 ①先計(jì)算甲烷的反應(yīng)速率，再根據(jù)同一化學(xué)反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率是之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氫氣反應(yīng)速率；
②根據(jù)圖象0-4min甲烷減少0.5mol/L，X增加0.5mol/L，則X為二氧化碳，4-6min為平衡狀態(tài)，
     CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）
開始 1.8       3.6      0         0
轉(zhuǎn)化 0.5         1      0.5       2
平衡 1.3         2.6    0.5       2
根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)公式計(jì)算平衡常數(shù)；
③該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，生成物濃度增大、反應(yīng)物濃度減小，據(jù)此判斷平衡常數(shù)大�。�

解答 解：①v（CH₄）=$\frac{1.8-1.3}{4}$mol/（L．min）=0.125mol/（L．min），據(jù)同一化學(xué)反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率是之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以v（H₂）=4v（CH₄）=0.125mol/（L．min）×4=0.5mol/（L．min），
故答案為：0.5；
②根據(jù)圖象0-4min甲烷減少0.5mol/L，X增加0.5mol/L，則X為二氧化碳，4-6min為平衡狀態(tài)，
     CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）
開始 1.8       3.6      0         0
轉(zhuǎn)化 0.5         1      0.5       2
平衡 1.3         2.6    0.5       2
則化學(xué)平衡常數(shù)=$\frac{0.5×{2}^{4}}{1.3×2．{6}^{2}}$，
故答案為：$\frac{0.5×{2}^{4}}{1.3×2．{6}^{2}}$；
③因正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)增大，則K_5min＜K_10min，故答案為：＜；正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡影響因素等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，采用三段式法計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，注意：計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)用平衡時(shí)濃度而不是物質(zhì)的量，題目難度不大．