Question

18．在某一容積為5L的密閉容器內(nèi)，加入 0.2mol的CO和0.2mol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(shí)間變化情況如圖：
（1）根據(jù)圖數(shù)據(jù)，反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)，CO的化學(xué)反應(yīng)速率為v（CO）=0.003mol/（L•min）；反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（H₂）=0.03 mol/L，該溫度下的平衡常數(shù)K=9（計(jì)算出結(jié)果）．
（2）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)是①③．
①CO減少的化學(xué)反應(yīng)速率和CO₂減少的化學(xué)反應(yīng)速率相等
②CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都相等
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
④正、逆反應(yīng)速率都為零
（3）如要一開(kāi)始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的 CO₂和0.1mol的H₂，在相同的條件下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（H₂O）=0.01mol/L．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，10min達(dá)到平衡，CO₂的平衡濃度為0.03mol/L，則
      CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始0.04        0.04              0             0
轉(zhuǎn)化 0.03        0.03             0.03        0.03
平衡 0.01        0.01            0.03         0.03
結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$及K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（2）結(jié)合平衡的特征“等、定”判定平衡狀態(tài)；
（3）加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的 CO₂和0.1mol的H₂，Qc=$\frac{0.1×0.1}{0.1×0.1}$=1，與K比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，并結(jié)合三段法及K不變計(jì)算．

解答 解：（1）由圖可知，10min達(dá)到平衡，CO₂的平衡濃度為0.03mol/L，則
      CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始0.04        0.04              0             0
轉(zhuǎn)化 0.03        0.03             0.03        0.03
平衡 0.01        0.01            0.03         0.03
反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)，CO的化學(xué)反應(yīng)速率為v（CO）=$\frac{0.03mol/L}{10min}$=0.003mol/（L•min）；
由上述分析可知，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（H₂）=0.03mol/L，
該溫度下的平衡常數(shù)K=$\frac{0.03×0.03}{0.01×0.01}$=9，
故答案為：0.003；0.03；9；
（2）①CO減少的化學(xué)反應(yīng)速率和CO₂減少的化學(xué)反應(yīng)速率相等，即正逆反應(yīng)速率相同，達(dá)到平衡狀態(tài)，故選；
②CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都相等，與起始量、轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不能判定平衡狀態(tài)，故不選；
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，為平衡特征“定”，達(dá)到平衡狀態(tài)，故選；
④化學(xué)平衡為動(dòng)態(tài)平衡，正、逆反應(yīng)速率不可能為零，故不選；
故答案為：①③；
（3）加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的 CO₂和0.1mol的H₂，體積為5L，Qc=$\frac{0.1×0.1}{0.1×0.1}$=1＜K，平衡正向移動(dòng)，設(shè)轉(zhuǎn)化的CO為x，則
         CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始 0.02        0.02              0.02           0.02
轉(zhuǎn)化  x              x                     x             x
平衡 0.02-x        0.02-x            0.02+x         0.02+x
$\frac{（0.02+x）（0.02+x）}{（0.02-x）（0.02-x）}$=9，解得x=0.01mol/L，
反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（H₂O）=0.02mol/L-0.01mol/L=0.01mol/L，
故答案為：0.01．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握?qǐng)D象的應(yīng)用、K及速率的計(jì)算、平衡移動(dòng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意平衡移動(dòng)原理與圖象的結(jié)合，題目難度不大．