Question

9．在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃时发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g）△H＜0，CO和H₂O浓度变化如图．
t℃时物质浓度（mol•L^-1）的变化：

时间（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）0～4min的平均反应速率v（CO）=0.03mol•L^-1•min^-1．
（2）850℃时，此反应的平衡常数K=1，若保持温度、体积不变，起始时CO和H₂O的浓度均为0.2mol•L^-1，则达平衡时CO的转化率为50%．在850℃时，若上述反应体系中各物质浓度为C（CO）=0.07mol•L^-1C（H₂O）=0.17mol•L^-1C（ CO₂）=0.13mol•L^-1C（H₂）=0.13mol•L^-1，则此时该反应向逆方向移动．
（3）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上表．
①表中3min～4min之间反应处于平衡状态； c ₁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 （单选），表中5min～6min之间数值发生变化，可能的原因是a （单选）
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）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）分别计算各物质的平衡浓度，根据平衡常数表达式计算K；温度不变，不变，设转化COx，列三段式用x表示k，得x再计算转化率；计算加入量的Qc，与k比较得反应方向；
（3）根据浓度、压强、温度对平衡移动的影响分析．

解答 解：（1）由图象可知，v（CO）=$\frac{0.2mol/L-0.08mol/L}{4min}$=0.03mol/（L•min）；
故答案为：0.03；
（2）根据三段式：
       CO（g）十H₂O（g）?CO₂（g）十H₂ （g）
起始：0.20mol/L  0.30mol/L         0         0
转化：0.12mol/L  0.12mol/L        0.12mol/L  0.12mol/L
平衡：0.08mol/L  0.18mol/L        0.12mol/L  0.12mol/L
则K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1；起始时CO和H₂O的浓度均为0.2mol•L^-1，设反应CO浓度x，根据三段式：
              CO（g）十H₂O（g）?CO₂（g）十H₂ （g）
起始：0.20mol/L     0.2mol/L         0         0
转化：x mol/L           x mol/L          x mol/L  x mol/L
平衡：（0.2-x）mol/L  （0.2-x）mol/L        x mol/L  x mol/L
温度不变，k不变，则有$\frac{{x}^{2}}{（0.2-x）^{2}}$=1，解得x=0.1，故CO的转化率为$\frac{0.1}{0.2}$×100%=50%；若上述反应体系中各物质浓度为C（CO）=0.07mol•L^-1C（H₂O）=0.17mol•L^-1C（ CO₂）=0.13mol•L^-1C（H₂）=0.13mol•L^-1，则Qc=$\frac{0.13×0.13}{0.07×0.17}$=1.4＞1，反应向着逆反应方向进行；
故答案为：1，50%，逆；
（3）①在高于850℃时发生反应，化学反应速率加快，一定在4min前达到化学平衡．另外从表中可看出反应在3min和4min时的各物质浓度相同，故3min-4min之间反应应处于平衡状态．由于是放热反应，温度升高，化学平衡向逆反应方向移动，C₁数值应大于0.08 mol/L．
故答案为：平衡；大于；
②反应在4min-5min间，平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起，故选d．表中5min-6min之间CO浓度减少，H₂O浓度增大，CO₂浓度增大，只有增加水蒸气，使化学平衡向正反应方向移动．故选a，
故答案为：d；a．

点评 本题综合考查化学平衡常数、平衡的有关计算和判断等问题，题目难度较大，将图表信息和图象信息相结合来分析是解答的关键，较好的考查学生的能力．