Question

3．在某一容積為5L的體積不變的密閉容器內(nèi)，加入 0.3mol的CO和0.3mol的H₂O，在催化劑存在和800℃的條件下加熱，發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＞0，反應(yīng)中CO₂的濃度隨時(shí)間變化情況如圖：
（1）根據(jù)圖上數(shù)據(jù)，反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)，CO的化學(xué)反應(yīng)速率為v（CO）=0.003mol/（L•min），該溫度（800℃）下的平衡常數(shù)K=1．
（2）在體積不變的條件下，改變下列條件重新達(dá)到平衡時(shí)能使平衡常數(shù)K增大的有A（填字母）
A．升高溫度  B．降低溫度 C．增大壓強(qiáng)
D．減小壓強(qiáng)   E．加入催化劑  G．移出一氧化碳?xì)怏w
（3）如要一開(kāi)始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.2mol的CO₂和0.2mol的H₂，在相同的條件下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（CO）=0.03mol/L．
（4）若保持溫度和容器的體積不變，在（1）中上述平衡體系中，再充入0.3mol 的水蒸氣，重新達(dá)到平衡后，H₂O的轉(zhuǎn)化率降低（填“升高”、“降低”還是“不變”）．
（5）在催化劑存在和800℃的條件下，在某一時(shí)刻測(cè)得c（CO）=c（H₂O）=0.09mol/L，c（CO₂ ）=c（H₂）=0.13mol/L，則此反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)：否（填“是”或“否”），若沒(méi)有處于平衡狀態(tài)則該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)CO₂的濃度變化求出CO的濃度變化，再求反應(yīng)速率；根據(jù)平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值進(jìn)行解答；
（2）平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化，根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響分析；
（3）如果一開(kāi)始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.2mol的CO₂和0.2mol的H₂，與開(kāi)始時(shí)加入0.3mol CO和0.3mol H₂O為等效平衡，則兩種條件下，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)其CO的物質(zhì)的量濃度相等；
（4）可逆反應(yīng)中增大一種反應(yīng)物的濃度，則另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大，而本身轉(zhuǎn)化率減�。�
（5）根據(jù)Q_c=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$與平衡常數(shù)K的大小關(guān)系判斷．

解答 解：（1）在某一容積為5L的密閉容器內(nèi)，加入0.3mol的CO和0.3mol的H₂O，則起始濃度c（CO）=0.06mol/L，c（H₂O）=0.06mol/L，平衡時(shí)c（CO₂）=0.03mol/L，則      
                  CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度/mol•L^-1 ：0.06     0.06     0         0
轉(zhuǎn)化濃度/mol•L^-1 ：0.03     0.03     0.03     0.03
平衡濃度/mol•L^-1 ：0.03     0.03     0.03     0.03
反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)化的CO為c（CO）=0.03mol/L，則v（CO）=$\frac{0.03mol/L}{10min}$=0.003mol/（L•min）^-1；
K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.03×0.03}{0.03×0.03}$=1；
故答案為：0.003；1；
（2）平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化，已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＞0，則升高溫度平衡正向移動(dòng)，K增大；
故答案為：A；
（3）如果一開(kāi)始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.2mol的CO₂和0.2mol的H₂，與開(kāi)始時(shí)加入0.3mol CO和0.3mol H₂O為等效平衡，則兩種條件下，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)其CO的物質(zhì)的量濃度相等，所以達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，c（CO）=0.03mol/L，
故答案為：0.03；
（4）可逆反應(yīng)中增大一種反應(yīng)物的濃度，則另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大，而本身轉(zhuǎn)化率減小，所以若保持溫度和容器的體積不變，在（1）中上述平衡體系中，再充入0.3mol 的水蒸氣，重新達(dá)到平衡后，H₂O的轉(zhuǎn)化率降低；故答案為：降低；
（5）在催化劑存在和800℃的條件下，在某一時(shí)刻測(cè)得C（CO）=C（H₂O）=0.09mol/L，C（CO₂ ）=C（H₂）=0.13mol/L，
Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.13×0.13}{0.09×0.09}$=2.1＞K=1，則反應(yīng)逆向進(jìn)行，
故答案為：否；逆反應(yīng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡影響因素、反應(yīng)方向判斷、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、等效平衡等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，會(huì)根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷平衡移動(dòng)方向，題目難度不大．