Question

【题目】水煤气 (主要成分CO、H2 ) 是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得：C (s) + H2O(g)CO (g) +H2 (g)；△H =+131.3kJmol－1

(1)某温度下，四个容器中均进行着上述反应，各容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。

容器编号	c(H2O)/mol·L－1	c(CO)/mol·L－1	c(H2)/mol·L－1	V正、V逆比较
I	0.06	0.60	0.10	V正=V逆
II	0.06	0.50	0.40	（_________）
III	0.12	0.40	0.80	V正<V逆
IV	0.12	0.30	_________	V正=V逆

(2)另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸气 (H216O)，发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25 倍。平衡时水蒸气的转化率为___________；向该容器中补充 a mol 炭，水蒸气的转化率将____________（填 “增大”、“减小”、“不变”），再补充 a mol 水蒸气 (H218O), 最终容器中C16O和C18O 的物质的量之比为_____________。

Answer 1

【答案】V正< V逆 0．40 25% 不变 1：a

【解析】

（1）I处于平衡状态，根据K=计算平衡常数，再计算Ⅱ中浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＞K，反应向逆反应方向进行，若Qc＜K，反应向正反应方向进行；
Ⅳ也处于平衡状态，根据平衡常数计算氢气的浓度。
（2）恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mol水蒸气 （H216O），发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25 倍，平衡时混合气体总物质的量为1mol×1.25=1.25mol，由方程式可以知道消耗1mol水蒸气混合气体物质的量增大1mol，故反应的水蒸气为1.25mol-1mol=0.25mol，进而计算平衡时水蒸气的转化率；
向该容器中补充 a mol 炭，平衡不移动，水蒸气的转化率不变，再补充 a mol 水蒸气 （H218O），恒温恒压下，与原平衡为等效平衡，平衡时水蒸气转化率相同，根据水的转化率计算生成CO物质的量。

（1）Ⅰ达到平衡状态，平衡常数K===1，
Ⅱ中Qc==3.33＞1，则反应向逆反应方向移动，即V正＜V逆，
反应Ⅳ中V正=V逆，说明反应达平衡状态，则有=1，计算得出c（H2）=0.40mol/L，
因此，本题正确答案是：V正< V逆；0．40；
（2）恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸气 （H216O），发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25 倍，平衡时混合气体总物质的量为1mol×1.25=1.25mol。由方程式可以知道，消耗1mol水蒸气，混合气体物质的量就增大1mol，故参与反应的水蒸气为1.25mol-1mol=0.25mol，平衡时水蒸气的转化率为×100%=25%；
增加固体碳，对反应速率和化学平衡都没有影响，水蒸气的转化率不变；
恒温恒压下，再补充 a mol 水蒸气 （H218O），等到建立新的平衡状态后，与原平衡等效，水的转化率相等，则新生成的C18O 的物质的量为a×25%=0.25a，原平衡时生成的C16O为0.25mol，则C16O和C18O 的物质的量之比为0.25：0.25a=1：a，
因此，本题正确答案是：25%；不变；1：a。