Question

12．向一容积为5L的恒容密闭容器内，充入0.2mol CO和0.4mol H₂O，在一定条件下发生反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g）△H＞0．反应中CO₂的浓度（c） 随时间（t）的变化关系如图所示．
回答下列问题：
（1）下列叙述能判断该反应达到平衡状态的是①④（填序号）．
①H₂O的质量不再变化              ②混合气体的总压强不再变化
③CO、H₂O、CO₂、H₂的浓度都相等  ④单位时间内生成amol CO，同时生成amol H₂
（2）0～10min时段，反应速率v（H₂）=0.003 mol．L^-1．min^-1；反应达到平衡时，c（H₂O）=0.05 mol．L^-1，CO的转化率为75%．

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（2）0～10min时段，反应速率v（CO₂）=$\frac{0.03}{10}$=0.003mol•（L•min）^-1；反应达到平衡时，
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g）
起始量浓度：0.04       0.08            0              0
变化量：0.03       0.03           0.03         0.03
平衡量：0.01       0.05           0.03      0.03
 c（H₂O）=0.05 mol•（L•min）^-1，CO的转化率为：$\frac{0.03}{0.04}$×100%=75%．

解答 解：（1）①H₂O的质量不再变化，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故正确； 
②两边气体计量数相等，混合气体的总压强一直不再变化，故错误；
③达平衡时CO、H₂O、CO₂、H₂的浓度不变，但不一定相等，故错误；
④单位时间内生成amol CO等效于消耗amol H₂，同时生成amol H₂，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故正确；
故选：①④；
（2）0～10min时段，反应速率v（H₂）=v（CO₂）=$\frac{0.03}{10}$=0.003mol•（L•min）^-1；反应达到平衡时，
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g）
起始量浓度：0.04 0.08 0 0
变化量：0.03 0.03 0.03 0.03
平衡量：0.01 0.05 0.03 0.03
c（H₂O）=0.05 mol•（L•min）^-1，CO的转化率为：$\frac{0.03}{0.04}$×100%=75%，
故答案为：0.003 mol．L^-1．min^-1；0.05 mol．L^-1；75%

点评 本题考查了化学平衡状态的判断，难度不大，注意当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但不为0．