Question

9．700℃时，H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）．该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H₂和CO₂，起始浓度如下表所示．其中甲经2min达平衡时，v（H₂O）为0.025mol/（L•min），下列判断错误的是（　　）

起始浓度	甲	乙	丙
c（H2）/mol/L	0.10	0.20	0.20
c（CO2）/mol/L	0.10	0.10	0.20

• A． 平衡时，乙中CO₂的转化率等于50%
• B． 当反应平衡时，丙中c（CO₂）是甲中的2倍
• C． 温度升至800℃，上述反应平衡常数为25/16，则正反应为吸热反应
• D． 其他条件不变，若起始时向容器乙中充入0.10mol/L H₂和0.20 mol/LCO₂，到达平衡时c （CO）与乙不同

Answer 1

分析 甲经2min达平衡时，v（H₂O）为0.025mol/（L•min），故△c（H₂O）=0.025mol/（L•min）×2min=0.05mol/L，则：
            H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）
开始（mol/L）：0.1    0.1      0        0
转化（mol/L）：0.05   0.05     0.05     0.05
平衡（mol/L）：0.05   0.05     0.05     0.05
故该温度下平衡常数K=$\frac{0.05×0.05}{0.05×0.05}$=1，各容器内温度相同，平衡常数均相同，
A．令乙中CO₂的浓度变化量为x，表示出平衡时各组分的物质的量浓度，再结合平衡常数列方程计算解答；
B．反应前后气体的体积不变，恒温恒容下，甲、丙两容器内起始浓度n（H₂）：n（CO₂）=1：1，甲、丙为等效平衡，平衡时二氧化碳的物质的量分数相同；
C．温度升至800℃，上述反应平衡常数为$\frac{25}{16}$，大于700℃的平衡常数1，则升高温度平衡向正反应方向移动；
D．令平衡时CO的浓度为ymol/L，表示出平衡时各组分的浓度，再利用平衡常数列方程计算CO的平衡浓度，由A计算可知乙中平衡时CO的浓度．

解答 解：甲经2min达平衡时，v（H₂O）为0.025mol/（L•min），故△c（H₂O）=0.025mol/（L•min）×2min=0.05mol/L，则：
            H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）
开始（mol/L）：0.1    0.1       0       0
转化（mol/L）：0.05   0.05      0.05    0.05
平衡（mol/L）：0.05   0.05      0.05    0.05
故该温度下平衡常数K=$\frac{0.05×0.05}{0.05×0.05}$=1，
A．令乙中CO₂的浓度变化量为x，则：
            H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）
开始（mol/L）：0.2    0.1      0        0
转化（mol/L）：x      x        x        x
平衡（mol/L）：0.2-x  0.1-x    x        x
所以$\frac{x×x}{（0.2-x）×（0.1-x）}$=1，解得x=$\frac{1}{15}$，故二氧化碳的转化率为$\frac{\frac{1}{15}mol/L}{0.1mol/L}$×100%=66.7%，故A错误；
B．反应前后气体的体积不变，恒温恒容下，甲、丙两容器内起始浓度n（H₂）：n（CO₂）=1：1，甲、丙为等效平衡，平衡时二氧化碳的物质的量分数相同，丙中总物质的量为甲中的2倍，则反应平衡时，丙中c（CO₂）是甲中的2倍，故B正确；
C．温度升至800℃，上述反应平衡常数为$\frac{25}{16}$，大于700℃的平衡常数1，则升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，故C正确；
 D．令平衡时CO的浓度为ymol/L，则：
            H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）
开始（mol/L）：0.1    0.2       0      0
转化（mol/L）：y      y         y      y
平衡（mol/L）：0.1-y  0.2-y     y      y
则$\frac{y×y}{（0.1-y）×（0.2-y）}$=1，解得y=$\frac{1}{15}$，而乙平衡时CO的浓度$\frac{1}{15}$mol/L，故D错误，
故：AD．

点评 本题考查化学平衡计算、等效平衡、平衡常数应用等，A选项可以等效为在甲中再增大0.10mol/L氢气，平衡正向进行，二氧化碳转化率比甲中的大，D中注意形成规律：若反应物按物质的量1：1反应，反应物的浓度（或物质的量）相互交换，不影响生成物的量，难度中等．