Question

工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應制取氫氣：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）某研究小組分別在體積均為2 L的恒容密閉容器中加入一定量的反應物，使其發(fā)生反應，相關數(shù)據(jù)如下：

容器 編號	溫度 /℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡的時間/min	達平衡時體系能量的變化/kJ
		CO	H2O	CO2	H2
①	650	1	2	0.4	0.4	5	16.4kJ
②	650	2	4			t1	Q1 kJ
③	900	2	4	1.6	1.6	t2	Q2 kJ

（1）計算容器②中反應的平衡常數(shù)K=

0.17

（計算結果保留兩位小數(shù)）．
（2）容器③中反應達平衡時，CO的轉化率為

80%

．
（3）容器①中反應達平衡這段時間，化學反應速率v （H₂）=

0.04mol/（L?min）

．
（4）該反應的正反應為

吸熱

（填“吸熱”或“放熱”）反應，理由是

升高溫度，反應物的轉化率增大

．
（5）下列敘述正確的是

a

（填字母序號）．
a．平衡時，容器①和容器②中CO₂的體積分數(shù)相等
b．反應達平衡狀態(tài)時，Q₂＞Q₁＞32.8kJ
c．達到平衡的時間：t₂＞t₁＞2.5min
d．該反應的熱化學方程式可表示為：CO（g）+H₂O（g）；CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
（6）容器②中反應進行到t min時，測得混合氣體中CO₂的物質的量為0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，得到的溶液中所有離子的物質的量濃度由大到小的順序為

c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

．

Answer 1

分析：（1）計算出各物質的平衡濃度，根據(jù)方程式計算平衡常數(shù)；
（2）根據(jù)方程式結合平衡物質的量計算轉化率；
（3）根據(jù)v=

△c

△t

計算；
（4）因反應前后氣體的體積不變，則增大壓強平衡不移動，所以②中CO₂的物質的量應為0.8mol，而③為1.6mol，說明升高溫度平衡向正方向移動；
（5）①②平衡狀態(tài)相同，結合外界條件對平衡移動的影響進行分析；
（6）n（NaOH）=1mol，反應生成碳酸鈉和碳酸氫鈉，以此進行判斷．

解答：解：（1）容器②與①溫度相同，則平衡常數(shù)相等，可根據(jù)①計算：
                  CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）     1       2        0        0
變化量（mol）    0.4     0.4      0.4      0.4
平衡量（mol）    0.6     1.6      0.4      0.4
k=

0.4×0.4

0.6×1.6

=0.17，
故答案為：0.17；
（2）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）     2       4        0        0
變化量（mol）    1.6     1.6      1.6      1.6
平衡量（mol）    0.4     2.4      1.6      1.6
CO的轉化率為

1.6

2

×100%=80%，
故答案為：80%；
（3）v （H₂）=

0.4mol 2L

5min

=0.04mol/（L?min），
故答案為：0.04mol/（L?min）；
（4）因反應前后氣體的體積不變，則增大壓強平衡不移動，所以②中CO₂的物質的量應為0.8mol，而③為1.6mol，說明升高溫度平衡向正方向移動，則正反應為吸熱反應，
故答案為：吸熱；升高溫度，反應物的轉化率增大；
（5）a．因反應前后氣體的體積不變，則增大壓強平衡不移動，則平衡時，容器①和容器②中CO₂的體積分數(shù)相等，故a正確；
b．容器①和容器②平衡狀態(tài)相同應有Q₁=32.8kJ，故b錯誤；
c．升高溫度，反應速率增大，應有達到平衡的時間：t₂＜2.5min，故c錯誤；
d．正反應為吸熱反應，該反應的熱化學方程式可表示為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=+41kJ/mol，故d錯誤；
故答案為：a；
（6）n（NaOH）=1mol，CO₂的物質的量為0.6mol，反應生成碳酸鈉和碳酸氫鈉，設生成碳酸鈉xmol，碳酸氫鈉ymol，則有

x+y=0.6 2x+y=1

，解之得x=0.4，y=0.2，
二者水解都呈堿性，則有c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題綜合考查化學平衡，側重于等效平衡、化學平衡的影響因素以及離子濃度的大小比較等問題的考查，題目難度較大，注意比較表中數(shù)目，要具有對數(shù)據(jù)的處理和分析能力．