Question

4．在一體積為10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H_2（g）△H＜0．
（1）CO和H₂O濃度變化如圖，則在該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$．0～4min的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.03 mol•L^-1•min^-1．若降低溫度，該反應(yīng)的K值將增大，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率將減小 （填“增大”“減小”或“不變”）．
（2）在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng)，當(dāng)溫度高于850℃時(shí)，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如下表．

時(shí)間（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

①表中3min～4min之間反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；c_l數(shù)值大于0.08  mol•L^-1（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(dòng)，可能的原因是d．
a．增加水蒸氣    b．降低溫度     c．使用催化劑    d．增加氫氣濃度
（3）在相同溫度下（850℃），若起始時(shí)c（CO）=1mol•L^-1，C（H₂O）=2mol•L^-1，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，測(cè)得H₂的濃度為0.5mol•L^-1，則此時(shí)該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)否（填“是”與“否”），此時(shí)v_（正）＞v_（逆）（填“大于”“小于”或“等于”），你判斷的依據(jù)是濃度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=$\frac{1}{3}$，小于平衡常數(shù)K，所以平衡正向移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)都達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（H₂O），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO）；放熱反應(yīng)的△H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度反應(yīng)速率降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故平衡常數(shù)增大；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，3min、4min時(shí)都應(yīng)個(gè)組分的濃度相同，故處于平衡狀態(tài)；
該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故該溫度下平衡時(shí)CO的濃度比原平衡850℃大；
②反應(yīng)中△c（CO）=△c（H₂O）=△c（CO₂）=△c（H₂），由表中數(shù)據(jù)可知，5min時(shí)與開始相比CO、H₂O、CO₂的濃度變化之比為1：1：1，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故可能升高溫度、降低壓強(qiáng)或增大氫氣的濃度；
（3）計(jì)算常數(shù)的濃度商Qc、平衡常數(shù)，與平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，據(jù)此解答．

解答 解：（1））可逆反應(yīng)CO（g）十H₂O（g）?CO₂（g）十H₂ （g）的平衡常數(shù)k=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$；
v（H₂O）=$\frac{0.3mol/L-0.18mol/L}{4min}$=0.03mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（CO）=v（H₂O）=0.03mol/（L．min）；
放熱反應(yīng)的△H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度反應(yīng)速率降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故平衡常數(shù)增大，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$；0.03；增大；減�。�
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，3min、4min時(shí)都應(yīng)個(gè)組分的濃度相同，故處于平衡狀態(tài)；
該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故該溫度下平衡時(shí)CO的濃度比原平衡850℃大，
故答案為：平衡；大于；
②反應(yīng)中△c（CO）=△c（H₂O）=△c（CO₂）=△c（H₂），由表中數(shù)據(jù)可知，5min時(shí)與開始相比CO、H₂O、CO₂的濃度變化之比為1：1：1，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故可能升高溫度、降低壓強(qiáng)或增大氫氣的濃度，故選d；
故答案為：d；
（3）由圖可知，平衡時(shí)CO的濃度為0.18mol/L，則：
              CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g）
開始（mol/L）：0.3     0.2      0        0
變化（mol/L）：0.12    0.12     0.12     0.12
平衡（mol/L）：0.18    0.08     0.12     0.12
故平衡常數(shù)k=$\frac{0.12×0.12}{0.18×0.08}$=1
在相同溫度下（850℃），若起始時(shí)c（CO）=1mol•L^-1，c（H₂O）=2mol•L^-1，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，測(cè)得H₂的濃度為0.5mol•L^-1，則：
                  CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g）
    開始（mol/L）：1       2        0        0
    變化（mol/L）：0.5     0.5      0.5     0.5
一段時(shí)間（mol/L）：0.5      1.5      0.5     0.5
濃度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=$\frac{1}{3}$＜1，否故平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，此時(shí)v_（正）＞v_（逆），
故答案為：否；＞；濃度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=$\frac{1}{3}$，小于平衡常數(shù)K，所以平衡正向移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡圖象與計(jì)算等，難度中等，（2）中注意分析各物質(zhì)的濃度變化量關(guān)系，確定概念改變的條件．