Question

將1mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容積的反應器，在某條件下達到平衡：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），此時有

2

3

的CO轉(zhuǎn)化為CO₂．
（1）該平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為

 

．
（2）若在相同條件下，向容器中充入1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O，則達到平衡時與（1）相比較，平衡應向

 

移動（填“正反應方向”、“逆反應方向”或“不”），此時平衡混合的CO₂的體積分數(shù)可能是下列各值中的

 

（填編號）．
A.22.2%       B.27.55%     C.33.3%      D.36.8%
（3）假如（2）中平衡向正反應方向移動時，則下列說法中正確的是

 

（填序號）
①生成物的產(chǎn)量一定增加
②生成物的體積分數(shù)一定增加
③反應物的轉(zhuǎn)化率一定增加
④反應物的濃度一定降低
⑤正反應速率一定大于逆反應速率
⑥一定使用了催化劑．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：依據(jù)化學平衡三段式列式計算，
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 1       1         0      0
變化量（mol）

2

3

     

2

3

        

2

3

      

2

3

平衡量（mol）

1

3

     

1

3

       

2

3

      

2

3

（1）體積分數(shù)=

二氧化碳物質(zhì)的量

混合氣體物質(zhì)的量

×100%；
（2）若在相同條件下，向容器中充入1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O，極值轉(zhuǎn)化相當于加入1molCO₂，2molH₂O，則達到平衡時與（1）相比較，等于加入1mol水平衡正向進行；依據(jù)平衡濃度計算平衡濃度，計算得到平衡常數(shù)=

生成物平衡濃度冪次方乘積

反應物平衡濃度冪次方乘積

，結(jié)合化學平衡三段式列式計算；
（3）平衡向正反應方向移動，正逆反應速率增大，正反應速率增大大于逆反應速率，生成物物質(zhì)的量、產(chǎn)率增大，反應前后氣體體積不變，加入氣體，氣體體積分數(shù)減小，催化劑改變反應速率不改變化學平衡，結(jié)合化學平衡移動原理和反應特征選項；

解答： 解：利用三段式法求平衡時各組分個濃度，
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 1       1         0      0
變化量（mol）

2

3

     

2

3

        

2

3

      

2

3

平衡量（mol）

1

3

     

1

3

       

2

3

      

2

3

（1）反應前后氣體的體積不變，所以平衡時，混合氣體的總的物質(zhì)的量為1mol+1mol=2mol，
所以平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為=

2 3 mol

2mol

×100%=33.3%；
故答案為：33.3%；
（2）充入1mol CO₂、lmol H₂和1mol H₂O，反應向逆反應進行建立平衡，等效為（1）中平衡后，再加1molH₂O（g），平衡向正反應移動；
化學平衡常數(shù)=生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應物平衡濃度系數(shù)次方之積的比，
故該反應的平衡常數(shù)表達式k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

，反應在同一容器內(nèi)進行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)都是1，所以在計算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，所以k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2 3 × 2 3

1 3 × 1 3

=4．
令參加反應的H₂物質(zhì)的量為nmol，
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol）：0         1         1      1
轉(zhuǎn)化（mol）：n         n         n       n
平衡（mol）：n        1+n       1-n     1-n
所以

(1-n)(1-n)

n(1+n)

=4，解得n=0.154
反應前后氣體的體積不變，所以平衡時，混合氣體的總的物質(zhì)的量為1mol+1mol+1mol=3mol，
平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為

1mol-0.154mol

3mol

×100%=28.2%；
此時平衡混合的CO₂的體積分數(shù)可能是27.55%；
故答案為：正反應方向，B；
（3）平衡向向正方向移動，
①不論改變何條件，平衡向向正方向移動，生成物的物質(zhì)的量一定增加，故①正確；
②對于多種氣體參與反應，反應前后氣體的體積不變的反應，并向其中大量加入一種反應物，而使平衡正向移動．生成物的物質(zhì)的量增加，但百分含量完全可以減小，因為總量多了，故②錯誤；
③多種物質(zhì)參加反應，增加一種反應物的濃度，平衡向向正方向移動，提高其它反應物的轉(zhuǎn)化率，自身轉(zhuǎn)化率降低，故③錯誤；
④多種物質(zhì)參加反應，增加一種反應物的濃度，平衡向向正方向移動，其它反應物的濃度降低，自身濃度增大，故④錯誤；
⑤平衡向向正方向移動，正反應速率一定大于逆反應速率，故⑤正確；
⑥使用催化劑不能改變平衡移動，故⑥錯誤．
故選：①⑤

點評：本題考查化學平衡的計算及影響因素，難度中等，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．