Question

20．工業(yè)上制備H₂的一種重要方法是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂ （g）+H₂（g）△H=Q kJ/mol．已知該反應的平衡常數(shù)K與溫度T的關系如圖所示．若在一固定的密閉容器中，850℃時發(fā)生上述反應，測得容器內各物質的濃度 （mol/L）隨時間的變化關系如下表：

時間/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）Q＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）可以判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的敘述是CD（填字母）．
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生成速率
（3）若在850℃時向反應容器中充人H₂O（g），K 值不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）上表中 c₂為0.08mol/L，CO（g）的轉化率為60%．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應為放熱反應；
（2）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
（3）平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（4）3min時處于平衡狀態(tài)，設平衡時CO濃度變化量為xmol/L，表示出平衡時各物質的濃度，再根據(jù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=1列方程計算解答．

解答 解：（1）由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應為放熱反應，故△H＜0，則Q＜0，故答案為：＜；
（2）A．單位時間內減少 CO（g）的濃度等于生成 CO₂ （g）的濃度，均表示正反應速率，反應始終按該比例關系進行，故A錯誤；
B．反應前后氣體物質的量不變，恒溫恒容下容器內壓強始終不變，故B錯誤；
C．混合氣體中 H₂（g）的濃度不再發(fā)生改變，說明反應到達平衡，故C正確；
D．氫氣的生成速率等于水的生成速率，說明氫氣的生成速率與消耗速率相等，反應到達平衡，故D正確，
故選：CD；
（3）平衡常數(shù)只受溫度影響，物質濃度不影響平衡常數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，
故答案為：不變；
（4）3min時處于平衡狀態(tài)，設平衡時CO濃度變化量為xmol/L，
                CO（g）+H₂O（g）?CO₂ （g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：0.2     0.3       0       0
變化濃度（mol/L）：x        x        x       x
平衡濃度（mol/L）：0.2-x   0.3-x     x       x
則平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{x×x}{（0.2-x）×（0.3-x）}$=1，解得x=0.12，
則表中 c₂=（0.2-0.12）mol/L=0.08mol/L，CO（g）的轉化率為$\frac{0.12mol/L}{0.2mol/L}$×100%=60%，
故答案為：0.08；60%．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、平衡狀態(tài)毆打、平衡常數(shù)等，注意平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡常數(shù)及其單位與方程式中化學計量數(shù)有關．