Question

17．在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O（g），在850℃时发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．CO和H₂O（g）浓度变化如图
（1）0～4min的平均反应速率v（CO）=0.03mol•L^-1•min^-1．
（2）该条件下，此反应的平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$（写表达式）．
（3）该反应平衡时CO的转化率为60%．
（4）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是BC．
A．容器中压强不变               B．混合气体中c（CO）不变
C．v（H₂）_正=v（H₂O）_逆                D．c（CO₂）=c（CO）
若降低温度，该反应的K值将增大，该反应的化学反应速率将减小（填“增大”“减小”或“不变”）．
（5）t℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如表．

时间（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0J062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

①c₁数值大于0.08mol•L^-1（填大于、小于或等于）．
②反应在4min～5min间，平衡向逆方向移动，可能的原因是D，表中5min～6min之间数值发生变化，可能的原因是A．
a．增加水蒸气     b．降低温度   c．使用催化剂     d．增加氢气浓度．

Answer 1

分析 （1）由图可知，CO起始浓度为0.2mol/L、H₂O的起始浓度为0.3mol/L，850℃时4min达到平衡，平衡时CO的浓度为0.08mol/L，则：
                              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始浓度（mol/L）：0.2           0.3              0            0
变化浓度（mol/L）：0.12        0.12           0.12       0.12
平衡浓度（mol/L）：0.08        0.18          0.12       0.12
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO）；
（2）平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度的幂次方乘积}{反应物平衡浓度的幂次方乘积}$；
（3）CO转化率=$\frac{CO浓度变化量}{CO的起始量}$×100%；
（4）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
起始浓度与（1）中相同，而（1）中850℃平衡时CO浓度为0.08mol/L，正反应为放热反应，降低温度平衡向放热反应进行，反应速率减小，根据影响平衡常数及反应速率的因素判断；
（5）①3min、4min时同种物质的浓度相等，处于平衡状态；
起始浓度与（1）中相同，而（1）中850℃平衡时CO浓度为0.08mol/L，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，故该温度下平衡时CO的浓度比原平衡850℃大；
②反应中△c（CO）=△c（H₂O）=△c（CO₂）=△c（H₂），由表中数据可知，5min时与开始相比CO、H₂O、CO₂的浓度变化之比为1：1：1，平衡向逆反应移动，故可能升高温度、降低压强或增大氢气的浓度；
表中5min-6min之间，CO浓度降低0.02mol/L、H₂O的浓度增大0.05mol/L、CO₂的浓度增大0.02mol/L，故应该是增大水蒸气的浓度．

解答 解：（1）由图可知，CO起始浓度为0.2mol/L、H₂O的起始浓度为0.3mol/L，850℃时4min达到平衡，平衡时CO的浓度为0.08mol/L，则：
                              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始浓度（mol/L）：0.2          0.3              0              0
变化浓度（mol/L）：0.12        0.12            0.12        0.12
平衡浓度（mol/L）：0.08       0.18            0.12         0.12
v（CO）=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03mol/（L．min），
故答案为：0.03；
（2）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$，
故答案为：$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$；
（3）依据（1）中的计算得到CO转化率=$\frac{0.12mol/L}{0.2mol/L}$×100%=60%；
故答案为：60%；
（4）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．所以是气体体积不变的放热反应，
A．反应前后气体系数和相等，容器中压强始终保持不变，不能说明反应达到了平衡，故A错误；
B．混合气体中c （CO）不变的状态是化学平衡状态的特征，故B正确；
C．速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，v（H₂）_正=v（H₂O）_逆 说明水的正逆反应速率是相等的，反应达到了平衡状态，故C正确；
D．c（CO₂）=c（CO）状态不是化学平衡状态的特征，故D错误；
故选BC；
起始浓度与（1）中相同，而（1）中850℃平衡时CO浓度为0.08mol/L，正反应为放热反应，平衡常数只受温度的影响，反应是放热反应，若降低温度，平衡正向进行，该反应的K值将增大，反应的化学反应速率将减小，
故答案为：BC；增大；减小；
（5）①由表中数据可知，3min、4min时都应个组分的浓度相同，故处于平衡状态；该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，故该温度下平衡时CO的浓度比原平衡850℃大，即c₁＞0.08，
故答案为：大于；
②反应中△c（CO）=△c（H₂O）=△c（CO₂）=△c（H₂），由表中数据可知，5min时与开始相比CO、H₂O、CO₂的浓度变化之比为1：1：1，平衡向逆反应移动，故可能升高温度、降低压强或增大氢气的浓度，故选D；
表中5min-6min之间，CO浓度降低0.02mol/L、H₂O的浓度增大0.05mol/L、CO₂的浓度增大0.02mol/L，故应该是增大水蒸气的浓度，故选A，
故答案为：D；A．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡常数、化学平衡图象等，题目难度中等，注意分析各物质的浓度变化量关系判断改变条件．