Question

在1000K时，将4molCO₂和8molH₂充入2L密闭容器中，发生反应CO₂（g）+4H₂（g）CH₄（g）+2H₂O（g），容器中H₂的物质的量随时间的变化如图中实线所示，图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H₂的物质的量随时间的变化。回答下列问题：

（1）反应开始至a点时的平均速率v（H₂）=___mol•L^-1•min^-1。

（2）曲线Ⅰ对应的条件改变是升温，则该反应△H___0（填“＞”或“＜”）。

（3）曲线Ⅱ对应改变的一个条件可能是___（写出一条即可）。

（4）1000K时，该反应的化学平衡常数为___mol^-2•L²。

（5）下列叙述中能说明该反应已达到化学平衡状态的是__（填标号）。

A．容器内CH₄和H₂O的浓度之比为1：2

B．4v_正（CO₂）=v逆（H₂）

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

Answer

1 ＜ 是增大压强或增大二氧化碳浓度 1.35 BC

【解析】

在反应CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）中，曲线Ι相对于原平衡来说，反应速率增大，但是氢气的平衡转化率下降，可能是平衡逆向移动或增大氢气的浓度；曲线Ⅱ相对于原平衡反应速率增大，氢气的平衡转化率增大，可能是平衡正向移动或增大二氧化碳的浓度。

（1）a点时间2min氢气物质的量n（H2）=8mol-4mol=4mol，平均速率；

（2）曲线Ⅰ对应的条件改变是升温，氢气物质的量增大，说明平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，△H＜0，；

（3）曲线Ⅱ反应速率增大，转化的氢气的物质的量多，因增大压强平衡正向移动，故应是增大压强或增大二氧化碳浓度，；

（4）1000K时，将4molCO2和8molH2充入2L密闭容器中，该反应达到平衡状态，氢气变化物质的量8mol-2mol=6mol，

起始（mol/L） 2 4 0 0

转化（mol/L） 0.75 3 0.75 1.5

平衡（mol/L） 1.25 1 0.75 1.5

；

（5）A．甲烷和水蒸气均为生成物，且按1:2比例生成，容器内CH4和H2O的浓度之比为1：2，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；

B．速率之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，4v正（CO2）=v正（H2），当4v正（CO2）=v逆（H2），说明氢气正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故B正确；

C．反应前后气体物质的量变化，容器内压强保持不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；

D．反应前后气体质量和体积不变，混合气体的密度始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；

故答案为：BC。