Question

10．在密閉容器中，將起始濃度均為2mol/L的CO和H₂O混合加熱到400℃，發(fā)生下列反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），一段時(shí)間后該反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得CO的濃度為0.5mol/L，則：
（1）平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為75%；該反應(yīng)在該溫度時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)為9．
（2）在相同的條件下，如果H₂O和CO的起始濃度變?yōu)?mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為75%．
（3）800℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1，則該反應(yīng)的△H＜ 0（填＞，＜，=）
（4）改變起始條件，在一體積為10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，CO和H₂O濃度變化如圖，則0～4min的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.03mol/（L•min）
（5）t℃（高于850℃）時(shí)，在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如表：
t℃時(shí)物質(zhì)濃度（mol/L）的變化

時(shí)間（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	C1	C2	C3	C3
4	C1	C2	C3	C3
5	0.116	0.216	0.084	0.104
6	0.096	0.266	0.104

①表中3min～4min之間反應(yīng)處于平衡狀態(tài)； C₁數(shù)值大于0.08mol/L（填大于、小于或等于）．
②反應(yīng)在4min～5min問，平衡向逆方向移動(dòng)，可能的原因是D（單選），
表中5min～6min之間數(shù)值發(fā)生變化，可能的原因是A（單選）．
A．增加水蒸氣     B．降低溫度       C．使用催化劑      D．增加氫氣濃度．

Answer 1

分析 在密閉容器中，將起始濃度均為2mol/L的CO和H₂O混合加熱到400℃，一段時(shí)間后該反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得CO的濃度為0.5mol/L，則：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始濃度（mol/L）：2       2       0        0
變化濃度（mol/L）：1.5     1.5     1.5      1.5
平衡濃度（mol/L）：0.5     0.5     1.5      1.5
（1）CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{CO濃度變化量}{CO起始濃度}$×100%；平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$；
（2）在相同的條件下，如果H₂O和CO的起始濃度變?yōu)?mol/L，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率與原平衡相同；
（3）800℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1，小于400℃時(shí)的平衡常數(shù)K=9，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（4）由圖可知，0～4min內(nèi)CO濃度變化量為（0.2-0.08）mol/L=0.12mol/L，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO）；
（5）①3min、4min時(shí)相同物質(zhì)的濃度相等，處于平衡狀態(tài)；
起始濃度與（4）中相同，而（4）中850℃平衡時(shí)CO濃度為0.08mol/L，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，故該溫度下平衡時(shí)CO的濃度比原平衡850℃大；
②反應(yīng)中△c（CO）=△c（H₂O）=△c（CO₂）=△c（H₂），由表中數(shù)據(jù)可知，5min時(shí)與開始相比CO、H₂O、CO₂的濃度變化之比為1：1：1，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故可能升高溫度、降低壓強(qiáng)或增大氫氣的濃度；
表中5min-6min之間，CO濃度降低0.02mol/L、H₂O的濃度增大0.05mol/L、CO₂的濃度增大0.02mol/L，故應(yīng)該是增大水蒸氣的濃度．

解答 解：在密閉容器中，將起始濃度均為2mol/L的CO和H₂O混合加熱到400℃，一段時(shí)間后該反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得CO的濃度為0.5mol/L，則：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始濃度（mol/L）：2     2        0       0
變化濃度（mol/L）：1.5   1.5      1.5     1.5
平衡濃度（mol/L）：0.5   0.5      1.5     1.5
（1）CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{1.5mol/L}{2mol/L}$×100%=75%；
平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{1.5×1.5}{0.5×0.5}$=9，
故答案為：75%；9；
（2）在相同的條件下，如果H₂O和CO的起始濃度變?yōu)?mol/L，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率與原平衡相同為75%，故答案為：75%；
（3）800℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1，小于400℃時(shí)的平衡常數(shù)，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H＜0，故答案為：＜；
（4）改變起始條件，在一體積為10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，CO和H₂O濃度變化如圖，
由圖可知，0～4min內(nèi)CO濃度變化量為（0.2-0.08）mol/L=0.12mol/L，則v（CO）=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03mol/（L．min），故答案為：0.03；
（3）①由表中數(shù)據(jù)可知，3min、4min時(shí)都應(yīng)個(gè)組分的濃度相同，故處于平衡狀態(tài)，
該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故該溫度下平衡時(shí)CO的濃度比原平衡850℃大，
故答案為：平衡，大于；
②反應(yīng)中△c（CO）=△c（H₂O）=△c（CO₂）=△c（H₂），由表中數(shù)據(jù)可知，5min時(shí)與開始相比CO、H₂O、CO₂的濃度變化之比為1：1：1，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故可能升高溫度、降低壓強(qiáng)或增大氫氣的濃度，故選D；
表中5min-6min之間，CO濃度降低0.02mol/L、H₂O的濃度增大0.05mol/L、CO₂的濃度增大0.02mol/L，故應(yīng)該是增大水蒸氣的濃度，故選A，
故答案為：D；A．

點(diǎn)評(píng) 考查考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、化學(xué)平衡圖象等，難度中等，（3）中注意分析各物質(zhì)的濃度變化量關(guān)系判斷改變條件．