Question

1．已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
①T℃時，在一定體積的容器中，通入一定量的CO（g）和H₂O（g），發(fā)生反應(yīng)并保持溫度不變，各物質(zhì)濃度隨時間變化如下表：T℃時物質(zhì)的濃度（mol/L）變化

時間/min	CO	H2O（g）	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	0.100	0.200	0.100	0.100
4	0.100	0.200	0.100	0.100
5	0.116	0.216	0.084	C1
6	0.096	0.266	0.104	C2

第5、6min時的數(shù)據(jù)是保持溫度和體積不變時，改變某一條件后測得的．第4～5min之間，改變的條件是增大氫氣的濃度，C₂＞0.104 （填“＞”、“=”、“＜”）．T℃時該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)是0.5．
②已知420℃時，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)為9．如果反應(yīng)開始時，CO和H₂O（g）的濃度都是0.01mol/L，則CO在此條件下的轉(zhuǎn)化率為 是多少？（請寫出計算過程，無過程結(jié)果不給分）
③397℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為12，請判斷該反應(yīng)的△H＜0  （填“＞”、“=”、“＜”）．

Answer 1

分析 ①反應(yīng)中△c（CO）=△c（H₂O）=△c（CO₂）=△c（H₂），由表中數(shù)據(jù)可知，5min時與開始相比CO、H₂O、CO₂的濃度變化之比為1：1：1，且CO、H₂O濃度增大，CO₂濃度減小，平衡向逆反應(yīng)移動，故第4～5min之間，可能增大氫氣的濃度；
6min內(nèi)CO₂濃度增大0.104mol/L，由于反應(yīng)得到氫氣濃度為0.104mol/L，4min增大氫氣濃度不能完全轉(zhuǎn)化；
3min時已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，根據(jù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$計算平衡常數(shù)；
②420℃時，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)為9，如果反應(yīng)開始時，CO和H₂O（g）的濃度都是0.01mol/L，設(shè)平衡時變化的CO濃度為xmol/L，表示出平衡時各組分濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算解答；
③420℃時，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)為9，又知397℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為12，升高溫度平衡常數(shù)減小，則平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)．

解答 解：①反應(yīng)中△c（CO）=△c（H₂O）=△c（CO₂）=△c（H₂），由表中數(shù)據(jù)可知，5min時與開始相比CO、H₂O、CO₂的濃度變化之比為1：1：1，且CO、H₂O濃度增大，CO₂濃度減小，平衡向逆反應(yīng)移動，故第4～5min之間，可能是增大氫氣的濃度；
6min內(nèi)CO₂濃度增大0.104mol/L，由于反應(yīng)得到氫氣濃度為0.104mol/L，4min增大氫氣濃度不能完全轉(zhuǎn)化，則C₂＞0.104mol/L；
3min時已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.1×0.1}{0.1×0.2}$=0.5，
故答案為：增大氫氣的濃度；＞；0.5；
②420℃時，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)為9，如果反應(yīng)開始時，CO和H₂O（g）的濃度都是0.01mol/L，設(shè)平衡時變化的CO濃度為xmol/L，則：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：0.01   0.01      0       0
變化濃度（mol/L）：x       x        x       x
平衡濃度（mol/L）：0.01-x 0.01-x    x       x
所以$\frac{x×x}{（0.01-x）×（0.01-x）}$=9，解得x=0.0075，則CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.0075mol}{0.01mol}$×100%=75%，
答：CO的轉(zhuǎn)化率為75%；
③420℃時，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)為9，又知397℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為12，升高溫度平衡常數(shù)減小，則平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0，
故答案為：＜．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素，是對學(xué)生總綜合能力的考查，關(guān)鍵是根據(jù)濃度變化分析可能改變的條件，較好的考查學(xué)生隨數(shù)據(jù)的分析處理能力，難度中等．