Question

5．在密閉容器中，將起始濃度均為2mol/L的CO和H₂O混合加熱到400℃，發(fā)生下列反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），一段時間后該反應(yīng)達到平衡，測得CO的濃度為0.5mol/L，則：
（1）平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為75%；該反應(yīng)在該溫度時的化學(xué)平衡常數(shù)為9．
（2）在相同的條件下，如果H₂O和CO的起始濃度變?yōu)?mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為75%．
（3）800℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1，則該反應(yīng)的△H＜0（填＞，＜，=）
（4）改變起始條件，在一體積為10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃時發(fā)生上述反應(yīng)，CO和H₂O濃度變化如圖，則0～4min的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.03mol/（L•min）
（5）t℃（高于850℃）時，在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如表：

時間（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0138	0.238	0.062	0.062
3	C1	C2	C3	C3
4	C1	C2	C3	C3
5	0.116	0.216	0.084	0.104
6	0.096	0.266

t℃時物質(zhì)濃度（mol/L）的變化
①表中3min～4min之間反應(yīng)處于平衡狀態(tài)； C₁數(shù)值大于0.08mol/L（填大于、小于或等于）． 
②反應(yīng)在4min～5min之間，平衡向逆方向移動，可能的原因是D（單選），表中5min～6min之間數(shù)值發(fā)生變化，可能的原因是C（單選）．
A．使用催化劑     B．降低溫度       C．增加水蒸氣      D．增加氫氣濃度．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算，
                CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L）  2        2        0       0
變化量（mol/L） 1.5       1.5      1.5      1.5
平衡量（mol/L） 0.5       0.5      1.5      1.5
平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$；
（2）在相同的條件下，如果H₂O和CO的起始濃度變?yōu)?mol/L，相當(dāng)于在原來的平衡狀態(tài)下增大壓強，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡不變；
（3）依據(jù)不同溫度下的平衡常數(shù)比較分析可知，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說明平衡逆向進行；
（4）圖象分析得到一氧化碳在4min內(nèi)濃度變化，化學(xué)反應(yīng)速率 v=$\frac{△c}{△t}$計算得到；
（5）①在高于850℃時發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，一定在4min前達到化學(xué)平衡．另外從表中可看出反應(yīng)在3min和4min時的各物質(zhì)濃度相同，故3min-4min之間反應(yīng)應(yīng)處于平衡狀態(tài)．由于是放熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，C₁數(shù)值應(yīng)大于0.08 mol/L；
②反應(yīng)在4min-5min間，平衡向逆方向移動可能是升高溫度、增大生成物濃度、減少反應(yīng)物濃度等因素引起，表中5min-6min之間CO濃度減少，H₂O濃度增大，CO₂濃度增大，只有增加水蒸氣，使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動．

解答 解：（1）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算，
                CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L）  2        2        0       0
變化量（mol/L） 1.5       1.5      1.5      1.5
平衡量（mol/L） 0.5       0.5      1.5      1.5
轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{1.5mol/L}{2mol/L}$×100%=75%，
平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{1.5×1.5}{0.5×0.5}$=9，
故答案為：75%；9；        
（2）在相同的條件下，如果H₂O和CO的起始濃度變?yōu)?mol/L，相當(dāng)于在原來的平衡狀態(tài)下增大壓強，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡不變，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變?yōu)?5%，
故答案為：75%；
（3）800℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1，400°C平衡常數(shù)K=9，則平衡常數(shù)隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明升溫平衡逆向進行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的△H＜0，故答案為：＜；
（4）圖象分析可知改變條件一氧化碳濃度變化為0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，反應(yīng)速率v=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03mol/（L•min），
故答案為：0.03 mol/（L•min）；
（5）①在高于850℃時發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，一定在4min前達到化學(xué)平衡．另外從表中可看出反應(yīng)在3min和4min時的各物質(zhì)濃度相同，故3min-4min之間反應(yīng)應(yīng)處于平衡狀態(tài)．由于是放熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，C₁數(shù)值應(yīng)大于0.08 mol/L，故答案為：平衡；大于；
②反應(yīng)在4min-5min間，平衡向逆方向移動可能是升高溫度、增大生成物濃度、減少反應(yīng)物濃度等因素引起，故選D．表中5min-6min之間CO濃度減少，H₂O濃度增大，CO₂濃度增大，只有增加水蒸氣，使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，故選C，故答案為：D；C．

點評 本題主要考查反應(yīng)速率的計算、平衡移動的影響因素、平衡常數(shù)的計算，難度中等，要注意平衡常數(shù)只受溫度的影響．