某研究小組利用反應CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+2H2（g）△H=-41.2kJ/mol，制備CO2與H2的混合氣體，并進一步研究CO2與H2以不同的體積之比混合時在合適條件下的反應情況．請回答下列問題：
（1）850℃時，向一體積為10L的恒容密閉容器中通入一定量的CO（g）和H2O（g），CO（g）和H2O（g）的濃度隨時間變化的曲線如圖所示，下列說法正確的是
CD
CD
（填序號）．
A．達到平衡時，氫氣的物質的量是0.12mol
B．達到平衡時，反應體系最終會放出49.44kJ熱量
C．從第4min開始，混合氣體的平均相對分子質量才不再變化
D．第6min時，若升高溫度，該反應的化學平衡常數(shù)會減小
（2）850℃時，若向容積為2L的密閉容器中同時充入1.0mol CO、3.0mol H2O（g）、1.0mol CO2和x mol H2，要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是
x＜3
x＜3
．
（3）850℃時，若向容積為2L的密閉容器中同時充入1.0mol CO和2.0mol H2O（g），達  到平衡時，CO的轉化率是
66.7%
66.7%
（小數(shù)點后保留1位有效數(shù)字）．
分析：（1）A．由圖可知，平衡時△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，利用濃度變化量之比等于化學計量數(shù)之比計算△c（H2），再根據(jù)n=cV計算n（H2）；
B．850℃時該反應的反應熱△H≠-41.2kJ/mol；
C．隨反應進行，混合氣體總質量不變，總物質的量減小，平均相對分子質量增大，平衡時混合氣體的平均相對分子質量不變化；
D．該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動；
（2）計算850℃時該反應的平衡常數(shù)，用x表示出濃度商Qc，平衡向正反應方向移動，濃度商小于平衡常數(shù)；
（3）令平衡時參加反應的CO為ymol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質的量，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算y的值，再利用轉化率定義計算．
解答：解：（1）A．由圖可知，平衡時△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，濃度變化量之比等于化學計量數(shù)之比，故△c（H2）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H2）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A錯誤；
B．生成1.2mol氫氣，通常條件下放出的熱量為41.2kJ×
1.2mol
1mol
=49.44kJ，850℃時該反應的反應熱△H≠-41.2kJ/mol，故B錯誤；
C．由圖可知4min時到達平衡，隨反應進行，混合氣體總質量不變，總物質的量減小，平均相對分子質量增大，平衡時混合氣體的平均相對分子質量不變化，故C正確；
D．該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數(shù)減小，故D正確；
故選CD．
（2）由圖可知，平衡時CO的濃度為0.08mol/L，則：
             CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
開始（mol/L）：0.2    0.3       0       0      
變化（mol/L）：0.12   0.12      0.12    0.12
變化（mol/L）：0.08   0.18      0.12    0.12
故平衡常數(shù)k=
0.12×0.12
0.08×0.18
=1，
平衡向正反應方向移動，濃度商小于平衡常數(shù)，即
1×x
1×3
＜1，解得x＜3，
故答案為：x＜3；
（3）令平衡時參加反應的CO為ymol，則：
           CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
開始（mol）：1       2       0        0      
變化（mol）：y       y       y        y
變化（mol）：1-y     2-y     y        y 
反應前后氣體體積不變，故
y×y
(1-y)×(2-y)
=1，解得y=
2
3
mol，
故CO的轉化率為
2
3
mol
1mol
×100%=66.7%，
故答案為：66.7%．
點評：本題考查化學平衡圖象及有關計算、平衡常數(shù)計算與應用、熱化學方程式等，難度中等，（1）B選項為易錯點，容易忽略熱化學方程式的所處條件．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源：2013屆重慶市九校聯(lián)盟高三上學期期末考試化學試卷（帶解析） 題型：填空題

在一固定容積的密閉容器中進行著如下反應：
CO2(g) + H2(g)   CO(g) + H2O(g)，其平衡常數(shù)Ｋ和溫度t的關系如下：

t℃
700
800
850
1000
1200
K
2.6
1.7
1.0
0.9
0.6
(1) K的表達式為：　         　  　　；該反應的正反應為　　        　反應（“吸熱”或“放熱”）
(2) 能判斷該反應是否已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)的是：               
Ａ．容器中壓強不變　　      Ｂ．混合氣體中CO濃度不變
Ｃ．v(H2)正= v(H2O)逆　　    D．c(CO2) = c(CO)　
（3）某研究小組利用反應：CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g)  △H=－41.2kJ/mol，制備CO2與H2的混合氣體。用堿液吸收一定量CO2的方法來提高混合氣中H2與CO2的體積比。若以1L1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算為標準狀況下體積）CO2，則吸收后溶液中各離子濃度從大到小的順序是                                。
（4）如將H2與CO2以4:1的體積比混合，在適當?shù)臈l件下可制得CH4。已知：
CH4 (g) + 2O2(g)  CO2(g)+ 2H2O（1）  ΔH1＝－890.3 kJ/mol 
H2(g) + 1/2O2(g)  H2O（1）           ΔH2＝－285.8 kJ/mol 
則CO2(g)與H2(g)反應生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學方程式是                     。
（5）熔融鹽燃料電池如下圖：

該圖是以熔融碳酸鹽為電解質，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負極的電極反應是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正極的電極反應是_______ 。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質組成應保持穩(wěn)定。為此電池工作時必須有部分A物質參加循環(huán)，則A物質的化學式是_________。實驗過程中，若通入了標準狀況下空氣448L（假設空氣中O2體積分數(shù)為20%），則熔融鹽燃料電池消耗標準狀況下CH4____________L。

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科目：高中化學 來源：2014屆江西省贛州市高三上學期期中考試化學試卷（解析版） 題型：填空題

近年來，由于溫室效應和資源短缺等問題，關于CO2和碳酸鹽應用的研究受到人們的重視。某研究小組利用反應：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H＝－41.2kJ/mol ，制備CO2與H2 的混合氣體，并進一步研究CO2與H2以不同的體積比混合時在合適條件下的反應產(chǎn)物應用。

(1) 已知：850℃時在一體積為10 L的恒容密閉容器中，通入一定量的CO和H2O，CO和H2O濃度變化如圖1所示：

下列說法正確的是       （填序號）

A.達到平衡時，氫氣的物質的量是0.12mol

B.達到平衡時，反應體系最終會放出49.44kJ熱量

C.在0—4min，混合氣體的平均相對分子質量增大

D.第6min時，若升高溫度，反應平衡常數(shù)會減小

E.第8min時，若充入氦氣，會導致v正(CO)＜v逆(H2O)

(2) 850 ℃時，若在容積為2 L的密閉容器中同時充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是                         。

(3) 如將H2 與CO2以4:1的體積比混合，在適當?shù)臈l件下可制得CH4。已知：

CH4 (g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l)   ΔH1＝－890.3 kJ/mol

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)            ΔH2＝－285.8 kJ/mol

則CO2(g)與H2(g)反應生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學方程式是                               。

(4) 熔融鹽燃料電池(見圖2）是以熔融碳酸鹽為電解質，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負極的電極反應是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正極的電極反應是________。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質組成應保持穩(wěn)定。為此電池工作時必須有部分A物質參加循環(huán)，則A物質的化學式是_________。實驗過程中，若通入了標準狀況下空氣448 L（假設空氣中O2體積分數(shù)為20%），則熔融鹽燃料電池消耗標準狀況下CH4____________L。

 

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科目：高中化學 來源：2012-2013學年重慶市九校聯(lián)盟高三上學期期末考試化學試卷（解析版） 題型：填空題

在一固定容積的密閉容器中進行著如下反應：

CO2(g) + H2(g)   CO(g) + H2O(g)，其平衡常數(shù)Ｋ和溫度t的關系如下：

t℃

700

800

850

1000

1200

K

2.6

1.7

1.0

0.9

0.6

(1) K的表達式為：　         　  　　；該反應的正反應為　　        　反應（“吸熱”或“放熱”）

(2) 能判斷該反應是否已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)的是：               

Ａ．容器中壓強不變　　      Ｂ．混合氣體中CO濃度不變

Ｃ．v(H2)正= v(H2O)逆　　    D．c(CO2) = c(CO)　

（3）某研究小組利用反應：CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g)  △H=－41.2kJ/mol，制備CO2與H2的混合氣體。用堿液吸收一定量CO2的方法來提高混合氣中H2與CO2的體積比。若以1L1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算為標準狀況下體積）CO2，則吸收后溶液中各離子濃度從大到小的順序是                                。

（4）如將H2與CO2以4:1的體積比混合，在適當?shù)臈l件下可制得CH4。已知：

CH4 (g) + 2O2(g)  CO2(g)+ 2H2O（1）  ΔH1＝－890.3 kJ/mol 

H2(g) + 1/2O2(g)  H2O（1）           ΔH2＝－285.8 kJ/mol 

則CO2(g)與H2(g)反應生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學方程式是                     。

（5）熔融鹽燃料電池如下圖：

該圖是以熔融碳酸鹽為電解質，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負極的電極反應是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正極的電極反應是_______ 。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質組成應保持穩(wěn)定。為此電池工作時必須有部分A物質參加循環(huán)，則A物質的化學式是_________。實驗過程中，若通入了標準狀況下空氣448L（假設空氣中O2體積分數(shù)為20%），則熔融鹽燃料電池消耗標準狀況下CH4____________L。

 

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科目：高中化學 來源：江西省模擬題 題型：填空題

近年來，由于溫室效應和資源短缺等問題，關于CO2和碳酸鹽應用的研究受到人們的重視。某研究小組利用反應：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H=－41.2kJ/mol ，制備CO2與H2 的混合氣體，并進一步研究CO2與H2以不同的體積比混合時在合適條件下的反應產(chǎn)物應用。
(1)已知：850℃時在一體積為10 L的恒容密閉容器中，通入一定量的CO和H2O，CO和H2O濃度變化如圖1所示：
下列說法正確的是__________（填序號）   
A.達到平衡時，氫氣的物質的量是0.12mol    
B.達到平衡時，反應體系最終會放出49.44kJ熱量    
C.第4min始，混合氣體的平均相對分子質量不再變化    
D.第6min時，若升高溫度，反應平衡常數(shù)會減小    
E.第8min時，若充入氦氣，會導致v正(CO)<v逆(H2O)
(2) 850 ℃時，若在容積為2 L的密閉容器中同時充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是________。
(3)研究小組采用堿液吸收一定量CO2的方法來提高混合氣中H2與CO2的體積比。若以1L 1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算為標準狀況下體積）CO2，則吸收后溶液中各離子濃度從大到小的順序是________________。
(4) 如將H2 與CO2以4:1的體積比混合，在適當?shù)臈l件下可制得CH4。
已知：CH4(g) + 2O2(g)CO2(g)+ 2H2O(l)   ΔH1＝－890.3 kJ/mol   
H2(g) + 1/2O2(g)H2O(l)     ΔH2＝－285.8 kJ/mol   
則CO2(g)與H2(g)反應生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學方程式是__________________。
(5) 熔融鹽燃料電池(見圖2）是以熔融碳酸鹽為電解質，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負極的電極反應是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正極的電極反應是________。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質組成應保持穩(wěn)定。為此電池工作時必須有部分A物質參加循環(huán),則A物質的化學式是_________。實驗過程中，若通入了標準狀況下空氣448 L（假設空氣中O2體積分數(shù)為20%），則熔融鹽燃料電池消耗標準狀況下CH4____________L。

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