Question

18．為了減少CO對(duì)大氣的污染，某科研小組在一個(gè)體積為1L的容積不變的密閉容器中充入等量的CO和H₂O（g），研究用CO和H₂O（g）反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H₂，不同溫度下，CO的濃度[c（CO）]隨時(shí)間[t]變化的曲線如圖所示．
（1）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0（填“＜”“＞”或“=”）
（2）T₁時(shí)，0～20min內(nèi)v（H₂）=0.02mol/（L•min）
（3）T₁℃時(shí)，若在體積不變的密閉容器中按體積比1：2充入CO和水蒸氣的混合氣體進(jìn)行反應(yīng)．能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是C（填字母序號(hào)）．
A．CO₂和H₂的物質(zhì)的量之比保持不變
B．CO和H₂O的物質(zhì)的量之比保持不變
C．v_逆（CO）=v_正（H₂）
D．容器內(nèi)密度保持不變
（4）T₃℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=4，在容器中加入1.00 mol CO和1.00 mol H₂O（g），反應(yīng)并達(dá)到平衡，則T₃℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為66.7%；反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度，此時(shí)平衡常數(shù)將變小（填“變大”“不變”或“變小”）
（5）在CO和H₂O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H₂中，為了提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采用的措施是BD（填字母序號(hào)）．
A．增大CO的濃度B．增大H₂O（g）的濃度C．使用催化劑D．降低溫度E．縮小容器體積．

Answer 1

分析 （1）圖示信息：溫度高，速率快，得到T₂＞T₁，溫度越高，c（CO）越大，說明升高溫度，化學(xué)反應(yīng)逆向移動(dòng)；
（2）0～20min內(nèi)v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$，各物質(zhì)表示的速率之比等于系數(shù)之比，據(jù)此計(jì)算回答；
（3）化學(xué)平衡狀態(tài)的直接標(biāo)志：①速率關(guān)系：正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，②反應(yīng)體系中各物質(zhì)的百分含量保持不變．
間接標(biāo)志：①混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變（m+n≠p+q）；②各物質(zhì)的濃度、物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變；③各氣體的體積、各氣體的分壓不隨時(shí)間的改變而改變；
（4）根據(jù)三行式以及化學(xué)平衡的影響因素知識(shí)來(lái)回答；
（5）為了提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采用的措施是使得平衡正向移動(dòng)的措施，可以是改變溫度、壓強(qiáng)等因素，根據(jù)平衡移動(dòng)原理來(lái)回答．

解答 解：（1）圖示信息：溫度高，速率快，得到T₂＞T₁，溫度越高，c（CO）越大，說明升高溫度，化學(xué)反應(yīng)逆向移動(dòng)，所以反應(yīng)是放熱的，故答案為：＜；
（2）0～20min內(nèi)v（CO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.0-0.6}{20}$mol/（L•min）=0.02mol/（L•min），根據(jù)各物質(zhì)表示的速率之比等于系數(shù)之比，所以0～20min內(nèi)v（H₂）=0.02mol/（L•min），故答案為：0.02mol/（L•min）；
（3）A．CO₂和H₂的物質(zhì)的量之比保持不變，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不是平衡的特征，故A錯(cuò)誤；
B．CO和H₂O的物質(zhì)的量之比是一個(gè)始終保持不變的值，所以此狀態(tài)不一定平衡，故B錯(cuò)誤；
C．v_逆（CO）=v_正（H₂），說明正逆反應(yīng)速率相等，此狀態(tài)是平衡狀態(tài)，故C正確；
D．容器內(nèi)密度等于氣體質(zhì)量和體積的比值，該數(shù)值始終是一個(gè)定值，所以該狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤，
故選C．
（4）T₃℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=4，在容器中加入1.00 mol CO和1.00 mol H₂O（g），反應(yīng)并達(dá)到平衡，設(shè)T₃℃時(shí)CO的變化量是x，
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度：1      1         0       0
變化濃度：x       x         x        x     
平衡濃度：1-x    1-x         x       x
$\frac{{x}^{2}}{（1-x）^{2}}$=4，解得x=0.67mol/L，所以CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.67}{1}$×100%=67%，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度，此時(shí)平衡常數(shù)將變小，故答案為：66.7%；變�。�
（5）A．增大CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率減小，故A錯(cuò)誤；
B．增大H₂O（g）的濃度，平衡正向移動(dòng)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，故B正確；
C．使用催化劑，不會(huì)引起轉(zhuǎn)化率的變化，故C錯(cuò)誤；
D．降低溫度，反應(yīng)正向進(jìn)行，CO的轉(zhuǎn)化率增加，故D正確；
E．縮小容器體積，壓強(qiáng)增加，平衡不一動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故E錯(cuò)誤．
故選BD．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象、平衡狀態(tài)的判斷等，題目難度中等，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的考查．