Question

1．工業(yè)制氫氣的一個(gè)重要反應(yīng)是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0
現(xiàn)將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡狀態(tài)所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO2
Ⅰ	650	4	2	1.6	1.6	5
Ⅱ	900	2	1	0.5	0.5	3

①對(duì)于反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），下列說(shuō)法正確的是AD
A．當(dāng)容器中CO的含量保持不變時(shí)，說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B．若混合氣體的密度不再改變，說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)
C．實(shí)驗(yàn)I中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，平衡正向移動(dòng)，H₂的體積分?jǐn)?shù)增大
D．若使用催化劑，會(huì)改變反應(yīng)的途徑，但反應(yīng)的焓變不變
②實(shí)驗(yàn)I中，從反應(yīng)開(kāi)始到反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO的平均反應(yīng)速率V（CO）=0.16mol/（L．min）；
③實(shí)驗(yàn)II條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.33 （保留小數(shù)點(diǎn)后二位）；H₂O（g）的平衡轉(zhuǎn)化率為50%．
④若在900℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)II反應(yīng)達(dá)到平衡后，向此容器中再加入1.5molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”、“逆反應(yīng)”或“不移動(dòng)”）
⑤若僅改變溫度，縱坐標(biāo)y隨T變化如圖所示，則縱坐標(biāo)y表示的是AC．
A．CO₂的百分含量  B．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量C．CO的轉(zhuǎn)化率  D．H₂O的物質(zhì)的量．

Answer 1

分析 ①A．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，各組分含量保持不變；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度為定值；
C．實(shí)驗(yàn)I中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，平衡狀態(tài)等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與原平衡相比平衡不移動(dòng)；
D．焓變與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)；
②平衡時(shí)生成氫氣為1.6mol，由方程式可知消耗的CO為1.6mol，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO）；
③平衡時(shí)生成氫氣、二氧化碳均為0.5mol，由CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）可知，消耗的CO、水蒸氣均為0.5mol，故平衡時(shí)CO為2mol-0.5mol=1.5mol，水蒸氣為1mol-0.5mol=0.5mol，反應(yīng)氣體物質(zhì)的量不變，用物質(zhì)的量代替濃度代入K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
④計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
⑤隨溫度升高，Y值先增大后減小，a點(diǎn)到達(dá)平衡狀態(tài)，a點(diǎn)前未到達(dá)平衡，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，a點(diǎn)后升高溫度平衡逆向移動(dòng)．

解答 解：①A．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，各組分含量保持不變，當(dāng)容器中CO的含量保持不變時(shí)，說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度為定值，密度保持不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．實(shí)驗(yàn)I中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，平衡正向移動(dòng)，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與原平衡相比平衡不移動(dòng)，氫氣的體積分?jǐn)?shù)相等，故C錯(cuò)誤；
D．使用催化劑，降低活化能，改變反應(yīng)途徑，但焓變與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，故焓變不變，故D正確，
故選：AD；
②平衡時(shí)生成氫氣為1.6mol，由方程式可知消耗的CO為1.6mol，則v（CO）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L．min），
故答案為：0.16mol/（L．min）；
③平衡時(shí)生成氫氣、二氧化碳均為0.5mol，
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2        1        0       0
變化量（mol） 0.5      0.5      0.5     0.5
平衡量（mol） 1.5      0.5      0.5     0.5
反應(yīng)氣體物質(zhì)的量不變，用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{1.5×0.5}$=0.33，水的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%，
故答案為：0.33；50%；
④此時(shí)濃度商Qc=$\frac{（0.5+0.2）×（0.5+0.5）}{（1.5+1.5）×（0.5+0.5）}$=0.23＜K=0.33，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，
故答案為：正反應(yīng)；
⑤隨溫度升高，Y值先增大后減小，a點(diǎn)到達(dá)平衡狀態(tài)，a點(diǎn)前未到達(dá)平衡，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，a點(diǎn)后升高溫度平衡逆向移動(dòng)．
A．CO₂的百分含量，開(kāi)始隨反應(yīng)增大，達(dá)到平衡升溫平衡逆向進(jìn)行二氧化碳減小，故A符合；
B．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和物質(zhì)的量不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，故B不符合；
C．CO的轉(zhuǎn)化率開(kāi)始隨反應(yīng)增大，達(dá)到平衡升溫平衡逆向進(jìn)行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，故C符合；
D．H₂O的物質(zhì)的量先減小平衡后，隨溫度升高平衡逆向進(jìn)行，水的量增大，故D不符合；
故答案為：AC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡常數(shù)計(jì)算及應(yīng)用、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡圖象等，題目難度中等，掌握化學(xué)平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，4、計(jì)算轉(zhuǎn)化率等．