Question

工業(yè)上制備H₂的一種重要方法是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=Q kJ?mol^-1．已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如圖所示．若在一固定的密閉容器中，850℃時發(fā)生上述反應(yīng)，并測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度（mol?L^-1）隨時間的變化關(guān)系如下表：

Kt℃ 時間/min	CO（g）	H2O（g）	CO2（g）	H2（g）
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c4
4	c1	c2	c3	c4

已知：850℃時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0，請回答下列問題：
（1）下列可以判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

．
A．單位時間內(nèi)減少CO（g）的濃度等于生成CO₂（g）的濃度
B．反應(yīng)容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化
C．混合氣體中H₂（g）的濃度不再發(fā)生改變
D．氫氣的生成速率等于水的消耗速率
（2）Q

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）若在850℃時向反應(yīng)容器中充入H₂O（g），K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”，下同）；若升高反應(yīng)體系的溫度，K值

 

．
（4）上表中c₂為

 

mol?L⁼¹，CO（g）的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

分析：（1）A．任何時候，正反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比；
B．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，溫度一定，容器中壓強始終不變；
C．反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的濃度不變；
D．氫氣的生成速率等于水的消耗速率，正逆反應(yīng)速率相等；
（2）由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，據(jù)此判斷△H；
（3）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，由圖可知升高反應(yīng)體系的溫度平衡常數(shù)減小；
（4）根據(jù)三段式解題法，求出反應(yīng)混合物各組分濃度的變化量、平衡時各組分的濃度，轉(zhuǎn)化率=

CO濃度變化量

CO的起始濃度

×100%．

解答：解：（1）A．任何時候，單位時間內(nèi)減少CO（g）的濃度等于生成CO₂（g）的濃度，不能說明到達平衡，故A錯誤；
B．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，溫度一定，容器中壓強始終不變，所以壓強不發(fā)生變化，不能說明到達平衡，故B錯誤；
C．反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的濃度不變，說明到達平衡狀態(tài)，故C正確；
D．任何時候，氫氣的生成速率等于水的消耗速率，不能說明到達平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故選：C．
（2）由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動，故△H＜0，故答案為：＜；
（3）在850℃時向反應(yīng)容器中充入H₂O（g），平衡正向移動，但K值不變；由圖可知升高反應(yīng)體系的溫度平衡常數(shù)減小，故答案為：不變；減小；
（4）CO+H₂O（g）  CO₂ +H₂，
起始（mol/L）   0.200     0.300             0    0
反應(yīng)（mol/L）       a       a               a     a
平衡（mol/L）   0.200-a   0.300-a           a     a
 k=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

a ×a

(0.200-a)(0.300-a)

=1，解得a=0.12，
所以c₂=0.300-a=0.18，CO（g）的轉(zhuǎn)化率為

CO濃度變化量

CO的起始濃度

×100%=

0.12

0.200

×100%=60%，
故答案為：0.18；60%．

點評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、平衡移動、平衡狀態(tài)的判斷以及計算等，難度中等，注意平衡狀態(tài)的判斷，選擇的物理量隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)．