Question

在某一容積為5 L的密閉容器內(nèi)，加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H₂O，在催化劑存在和800℃的條件下加熱，發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g）  ΔH＞0，反應(yīng)中CO₂的濃度隨時(shí)間變化情況如圖：

（1）根據(jù)圖上數(shù)據(jù)，反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)，CO的化學(xué)反應(yīng)速率為v（CO）＝          mol/（L·min）^-1，該溫度下的平衡常數(shù)K＝            。
（2）在體積不變的條件下，改變下列條件重新達(dá)到平衡時(shí)能使平衡常數(shù)K增大的有        （填字母）
A升高溫度；B降低溫度；C增大壓強(qiáng)；D減小壓強(qiáng)；E加入催化劑；G移出一氧化碳?xì)怏w
（3）如要一開始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.2 mol的CO₂和0.2 mol的H₂，在相同的條件下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（CO）＝                 mol/L。
（4）若保持溫度和容器的體積不變，在（1）中上述平衡體系中，再充入0.3mol 的水蒸氣，重新達(dá)到平衡后，CO的轉(zhuǎn)化率        （填“升高”、“降低”還是“不變”），CO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)        （填“升高”、“降低”還是“不變”）。
（5）在催化劑存在和800℃的條件下，在某一時(shí)刻測(cè)得c（CO）＝c（H₂O）＝0.09mol/L,c（CO₂）＝c（H₂）＝0.13mol/L,則此反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)        （填“是”或“否”）,若沒有處于平衡狀態(tài)則該反應(yīng)向        移動(dòng)。（填“正方向”或“逆方向”）

Answer 1

（1）0.003    1 （2）A    （3）0.003   （4）升高  降低  （5）否   逆方向

解析試題分析：（1）根據(jù)圖像可知，反應(yīng)進(jìn)行到10min是達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)生成的CO₂的物質(zhì)的量濃度是0.03mol/L，則根據(jù)方程式可知消耗CO的濃度是0.03mol/L，因此CO的化學(xué)反應(yīng)速率為v（CO）＝0.03mol/L÷10min＝0.003mol/（L·min）^-1。根據(jù)方程式可知
CO（g）＋H₂O（g）  CO₂（g）＋H₂（g）
起始濃度（mol/L）  0.06    0.06        0       0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）  0.03    0.03        0.03    0.03
平衡濃度（mol/L）  0.03    0.03        0.03    0.03
所以該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝1
（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，與平衡移動(dòng)變?yōu)橹苯雨P(guān)系，因此選項(xiàng)CDEG中平衡常數(shù)均是不變的。正方應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大。反之降低溫度平衡常數(shù)減小，因此答案選A。
（3）              CO（g）＋H₂O（g）  CO₂（g）＋H₂（g）
起始濃度（mol/L）  0.02    0.02        0.04  0.04
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）  x       x            x     x
平衡濃度（mol/L）0.02－x  0.02－x    0.04＋x  0.04＋x
則根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝1可知
＝1
解得x＝－0.01
所以平衡時(shí)CO的濃度是0.03mol/L
（4）若保持溫度和容器的體積不變，在（1）中上述平衡體系中，再充入0.3mol 的水蒸氣，水蒸氣的濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。所以重新達(dá)到平衡后，CO的轉(zhuǎn)化率升高，根據(jù)方程式可知
CO（g）＋H₂O（g）  CO₂（g）＋H₂（g）
起始濃度（mol/L）  0.06    0.12        0       0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）  x       x            x       x
平衡濃度（mol/L） 0.06-x  0.12-x        x       x
則根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝1可知
＝1
解得x＝0.04
所以CO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝×100%＝45.83%
而未加入之前CO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝×100%＝47.83%
所以CO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小
（5）在某一時(shí)刻測(cè)得c（CO）＝c（H₂O）＝0.09mol/L,c（CO₂）＝c（H₂）＝0.13mol/L,則根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K＝可知，此時(shí)＞1，所以反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
考點(diǎn)：考查反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的有關(guān)判斷、計(jì)算和應(yīng)用