Question

15．在某一容積為2L的密閉容器內(nèi)，加入 0.12mol的CO和0.12mol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）△H＞0，反應(yīng)中CO₂的濃度隨時間變化情況如下表：

時間（min）	0	5	10	15	20
c（CO2）（mol/L）	0.00	0.02	0.03	0.03	0.03

（1）根據(jù)圖上數(shù)據(jù)，反應(yīng)開始至達到平衡時，CO的化學(xué)反應(yīng)速率為v（CO）=mol/（L•min），該溫度下的平衡常數(shù)K=1．
（2）在體積不變的條件下，改變下列條件能使平衡常數(shù)變大的是A
A．升高溫度  B．降低溫度  C．加入催化劑  D．移出二氧化碳氣體
（3）如要一開始加入0.04mol的CO、0.04mol的H₂O、0.08mol的CO₂和0.08mol的H₂，在相同的條件下，反應(yīng)達平衡時，c（CO）=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0.12mol 的水蒸氣，重新達到平衡后，CO的轉(zhuǎn)化率升高（填“升高”、“降低”還是“不變”），CO₂的質(zhì)量分數(shù)降低（填“升高”、“降低”還是“不變”）．
（5）在催化劑存在和800℃的條件下，重新投料，測得在某一時刻c（CO）=c（H₂O）=0.09mol/L，c（CO₂ ）=c（H₂）=0.13mol/L，則此時v（正）＜v（逆）（用“＞”、“＜”或“=”作答）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表中CO₂的濃度變化判斷平衡狀態(tài)，然后根據(jù)二氧化碳的濃度變化求出CO的濃度變化，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算反應(yīng)速率；根據(jù)平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值進行解答；
（2）平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化，根據(jù)溫度對平衡的影響分析；
（3）如果一開始充入0.04mol的CO、0.04mol的H₂O、0.08mol的CO₂和0.08mol的H₂，與開始時加入0.12mol的CO和0.12mol的H₂O互為等效平衡，則兩種條件下，達到平衡狀態(tài)時其CO的物質(zhì)的量濃度相等；
（4）可逆反應(yīng)中增大一種反應(yīng)物的濃度，則另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率會增大；增大水蒸氣的物質(zhì)的量使氣體總質(zhì)量增大，由于只增大一種反應(yīng)物的量平衡正向移動的程度很小，反應(yīng)新生成的二氧化碳較少，二氧化碳的質(zhì)量增加不大，所以混合氣體中二氧化碳的質(zhì)量分數(shù)會減小；
（5）根據(jù)Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$與平衡常數(shù)K的大小關(guān)系判斷．

解答 解：（1）在某一容積為5L的密閉容器內(nèi)，加入0.3mol的CO和0.3mol的H₂O，則起始濃度c（CO）=0.06mol/L，c（H₂O）=0.06mol/L，平衡時c（CO₂）=0.03mol/L，則      
                         CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度/mol•L^-1 ：0.06     0.06            0             0
轉(zhuǎn)化濃度/mol•L^-1 ：0.03     0.03          0.03         0.03
平衡濃度/mol•L^-1 ：0.03     0.03          0.03         0.03
反應(yīng)開始至達到平衡時，轉(zhuǎn)化的CO為c（CO）=0.03mol/L，則v（CO）=$\frac{0.03mol/L}{10min}$=0.003mol/（L•min）^-1；
該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.03×0.03}{0.03×0.03}$=1，
故答案為：0.003；1；
（2）平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化，已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＞0，則升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)K增大，故
故答案為：A；
（3）如果一開始充入0.04mol的CO、0.04mol的H₂O、0.08mol的CO₂和0.08mol的H₂，與開始時加入0.12mol的CO和0.12mol的H₂O互為等效平衡，則兩種條件下，達到平衡狀態(tài)時其CO的物質(zhì)的量濃度相等，所以達到平衡狀態(tài)時，c（CO）=0.03mol/L，
故答案為：0.03；
（4）可逆反應(yīng)中增大一種反應(yīng)物的濃度，則另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率會增大，所以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0.12mol 的水蒸氣，重新達到平衡后，CO的轉(zhuǎn)化率升高；
增大水蒸氣的物質(zhì)的量使氣體總質(zhì)量增大，由于只增大一種反應(yīng)物的量平衡正向移動的程度很小，反應(yīng)新生成的二氧化碳較少，二氧化碳的質(zhì)量增加不大，所以混合氣體中二氧化碳的質(zhì)量分數(shù)會減小，
故答案為：升高；降低；
（5）在催化劑存在和800℃的條件下，在某一時刻測得C（CO）=C（H₂O）=0.09mol/L，C（CO₂ ）=C（H₂）=0.13mol/L，
此時的濃度商Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.13×0.13}{0.09×0.09}$=2.1＞K=1，反應(yīng)物濃度偏高，則平衡向著逆向移動，v（正）＜v（逆），
故答案為：＜．

點評 本題考查化學(xué)平衡的計算，題目難度中等，涉及反應(yīng)速率的計算、化學(xué)平衡有關(guān)計算、化學(xué)平衡移動與影響因素、K的應(yīng)用等知識，注意把握平衡常數(shù)的應(yīng)用、平衡移動的本質(zhì)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．