Question

【題目】將一定量的H2O(g)和CO(g)分別通入到一體積為2 L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)，得到以下三組數(shù)據(jù)，據(jù)此回答下列問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)組	溫度	起始量		平衡量		達(dá)到平衡所需時(shí)間
		H2O	CO	H2	CO
1	650℃	1 mol	2 mol	0.8 mol	1.2 mol	5 min
2	900℃	0.5 mol	1 mol	0.2 mol	0.8 mol	3 min
3	900℃	a	b	c	d	t

（1）①由以上數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)1中以v(CO2)表示反應(yīng)速率為_______，以α(CO)表示轉(zhuǎn)化率為_____。

②該反應(yīng)在650℃時(shí)平衡常數(shù)數(shù)值為_________，該反應(yīng)的逆反應(yīng)為_________ (填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。

③若實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)2中CO的百分含量相同，且t<3 min，則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是_______。

（2）下圖1、2表示上述反應(yīng)在時(shí)刻t1達(dá)到平衡，在時(shí)刻t2因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的情況：

①圖1中時(shí)刻t2發(fā)生改變的條件可能是____________(寫一條即可，下同)。

②圖2中時(shí)刻t2發(fā)生改變的條件可能是______________________________________。

（3）在850 ℃時(shí)，其平衡常數(shù)K＝1，850 ℃時(shí)在該容器中同時(shí)充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2、5.0 mol H2，此時(shí)應(yīng)向________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進(jìn)行，平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為__________。

Answer 1

【答案】（1）①0.16mol/（Lmin）②2.67；吸；③b=2a，a＞0.5（或使用催化劑）．（2）①加入催化劑或縮小容器體積②通H2O（g）或降溫或減小H2濃度（3）逆反應(yīng)，0.8mol

【解析】（1）①根據(jù)方程式可知v（CO）=v（CO2），則v（CO2）=v（CO）==0.16mol/（Lmin），故答案為：0.16mol/（Lmin）；

②H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始 1mol/L 2mol/L 0 0

轉(zhuǎn)化 0.8mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l 0.8mol/l

平衡 0.2mol/L 1.2mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l

根據(jù)K=計(jì)算可得該反應(yīng)在650℃時(shí)平衡常數(shù)數(shù)值為K===2.67，實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說(shuō)明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；

③反應(yīng)前后氣體體積不變，實(shí)驗(yàn)2相似的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等），為等效平衡，滿足CO（g）與H2O（g）的物質(zhì)的量為1：2，即a：b=1：2，b=2a，由于到達(dá)平衡時(shí)間t＜3min，所以速率較實(shí)驗(yàn)2快，故a＞0.5（或使用催化劑）．

（2）①圖1中，t2正逆反應(yīng)速率同時(shí)同等程度增大，由于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量相同，增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)，即正逆反應(yīng)速率變化程度相同，所以外界條件的改變?yōu)榧尤氪呋瘎┗蚩s小容器體積，故答案為：加入催化劑或縮小容器體積；

②圖2中時(shí)刻t2CO2濃度增大，CO濃度減小，即化學(xué)平衡向右移動(dòng)，又由于在t2時(shí)，二者濃度不變，即壓強(qiáng)不變，或者說(shuō)，不是因?yàn)閴簭?qiáng)變化而導(dǎo)致平衡的移動(dòng)，只能為溫度的影響，或?yàn)?/span>H2O（g）或H2濃度的影響，所以條件為通H2O（g）或降溫或減小H2濃度，故答案為：通H2O（g）或降溫或減小H2濃度．

（3）設(shè)反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)化了CO2xmol/L

H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始 （mol/L） 3 1 1 5

轉(zhuǎn)化 （mol/L） x x x x

平衡 （mol/L） 3+x 1+x 1﹣x 5﹣x

Qc===＞K，所以平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；

根據(jù)K==1，可解得x=0.2，所以平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為（1mol/L﹣0.2mol/L）×1L=0.8mol，故答案為：逆反應(yīng)，0.8mol；