Question

工業(yè)上利用反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=Q kJ?mol^-1，制備H₂．已知該反應的平衡常數(shù)K與溫度的關系如圖所示．若在一容積固定的密閉容器中，于850℃時發(fā)生上述反應，并測得容器內各物質的濃度（mol?L^-1）隨時間的變化關系如下表：

t/min	CO（g）	H2O（g）	CO2（g）	H2（g）
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c4
4	c1	c2	c3	c4

已知：850℃時該反應的化學平衡常數(shù)K=1.0，請回答下列問題：
（1）下列可以判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的是

 

．
A．單位時間內減少CO（g）的濃度等于生成CO₂（g）的濃度
B．反應容器內的壓強不發(fā)生變化
C．混合氣體中H₂（g）的濃度不再發(fā)生改變
D．氫氣的生成速率等于水的消耗速率
（2）Q

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）若在850℃時向反應容器中充入H₂O（g），K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）達平衡時CO₂的反應速率

 

，CO（g）的轉化率為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）A．任何時候，正反應速率之比等于化學計量數(shù)之比；
B．反應前后氣體的物質的量不變，溫度一定，容器中壓強始終不變；
C．反應達到平衡狀態(tài)時，各物質的濃度不變；
D．氫氣的生成速率等于水的消耗速率，正逆反應速率相等；
（2）由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，據(jù)此判斷△H；
（3）平衡常數(shù)只與溫度有關，由圖可知升高反應體系的溫度平衡常數(shù)減��；
（4）根據(jù)三段式解題法，求出反應混合物各組分濃度的變化量、平衡時各組分的濃度，轉化率=

CO濃度變化量

CO的起始量

×100%．

解答： 解：（1）A．任何時候，單位時間內減少CO（g）的濃度等于生成CO₂（g）的濃度，不能說明到達平衡，故A錯誤；
B．反應前后氣體的物質的量不變，溫度一定，容器中壓強始終不變，所以壓強不發(fā)生變化，不能說明到達平衡，故B錯誤；
C．反應達到平衡狀態(tài)時，各物質的濃度不變，說明到達平衡狀態(tài)，故C正確；
D．任何時候，氫氣的生成速率等于水的消耗速率，不能說明到達平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：C．
（2）由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故△H＜0，故答案為：＜；
（3）在850℃時向反應容器中充入H₂O（g），平衡正向移動，但K值不變，平衡常數(shù)隨溫度變化，故答案為：不變；
（4）設一氧化碳消耗濃度為a              
                  CO+H₂O（g）?CO₂ +H₂，
起始（mol/L）   0.200     0.300             0    0
反應（mol/L）       a       a               a     a
平衡（mol/L）   0.200-a   0.300-a           a     a
 k=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

a×a

(0.200-a)(0.300-a)

=1，解得a=0.12，
所以c₂=0.300-a=0.18，
達平衡時CO₂的反應速率=

0.18mol/L-0.062mol/L

3min

=0.04mol/L?min；
CO（g）的轉化率為

CO濃度變化量

CO的起始量

×100%=

0.12

0.200

×100%=60%，
故答案為：0.04 mol/（L?min）；  60%．

點評：本題考查化學平衡常數(shù)及影響因素、平衡移動、平衡狀態(tài)的判斷以及計算等，難度中等，注意平衡狀態(tài)的判斷，選擇的物理量隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)．