Question

17．在一體積為10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O（g），在850℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．CO和H₂O（g）濃度變化如圖
（1）0～4min的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.03mol•L^-1•min^-1．
（2）該條件下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$（寫(xiě)表達(dá)式）．
（3）該反應(yīng)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為60%．
（4）能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是BC．
A．容器中壓強(qiáng)不變               B．混合氣體中c（CO）不變
C．v（H₂）_正=v（H₂O）_逆                D．c（CO₂）=c（CO）
若降低溫度，該反應(yīng)的K值將增大，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率將減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）．
（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．

時(shí)間（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0J062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

①c₁數(shù)值大于0.08mol•L^-1（填大于、小于或等于）．
②反應(yīng)在4min～5min間，平衡向逆方向移動(dòng)，可能的原因是D，表中5min～6min之間數(shù)值發(fā)生變化，可能的原因是A．
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 （1）由圖可知，CO起始濃度為0.2mol/L、H₂O的起始濃度為0.3mol/L，850℃時(shí)4min達(dá)到平衡，平衡時(shí)CO的濃度為0.08mol/L，則：
                              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始濃度（mol/L）：0.2           0.3              0            0
變化濃度（mol/L）：0.12        0.12           0.12       0.12
平衡濃度（mol/L）：0.08        0.18          0.12       0.12
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO）；
（2）平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度的冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積}$；
（3）CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{CO濃度變化量}{CO的起始量}$×100%；
（4）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
起始濃度與（1）中相同，而（1）中850℃平衡時(shí)CO濃度為0.08mol/L，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)速率減小，根據(jù)影響平衡常數(shù)及反應(yīng)速率的因素判斷；
（5）①3min、4min時(shí)同種物質(zhì)的濃度相等，處于平衡狀態(tài)；
起始濃度與（1）中相同，而（1）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(kāi)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：（1）由圖可知，CO起始濃度為0.2mol/L、H₂O的起始濃度為0.3mol/L，850℃時(shí)4min達(dá)到平衡，平衡時(shí)CO的濃度為0.08mol/L，則：
                              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始濃度（mol/L）：0.2          0.3              0              0
變化濃度（mol/L）：0.12        0.12            0.12        0.12
平衡濃度（mol/L）：0.08       0.18            0.12         0.12
v（CO）=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03mol/（L．min），
故答案為：0.03；
（2）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$；
（3）依據(jù)（1）中的計(jì)算得到CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.12mol/L}{0.2mol/L}$×100%=60%；
故答案為：60%；
（4）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．所以是氣體體積不變的放熱反應(yīng)，
A．反應(yīng)前后氣體系數(shù)和相等，容器中壓強(qiáng)始終保持不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體中c （CO）不變的狀態(tài)是化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，故B正確；
C．速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比，v（H₂）_正=v（H₂O）_逆 說(shuō)明水的正逆反應(yīng)速率是相等的，反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．c（CO₂）=c（CO）狀態(tài)不是化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，故D錯(cuò)誤；
故選BC；
起始濃度與（1）中相同，而（1）中850℃平衡時(shí)CO濃度為0.08mol/L，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)只受溫度的影響，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若降低溫度，平衡正向進(jìn)行，該反應(yīng)的K值將增大，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率將減小，
故答案為：BC；增大；減��；
（5）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，即c₁＞0.08，
故答案為：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(kāi)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) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象等，題目難度中等，注意分析各物質(zhì)的濃度變化量關(guān)系判斷改變條件．