Question

10．在密闭容器中，将起始浓度均为2mol/L的CO和H₂O混合加热到400℃，发生下列反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），一段时间后该反应达到平衡，测得CO的浓度为0.5mol/L，则：
（1）平衡时CO的转化率为75%；该反应在该温度时的化学平衡常数为9．
（2）在相同的条件下，如果H₂O和CO的起始浓度变为4mol/L，则CO的转化率为75%．
（3）800℃时，该反应的平衡常数为1，则该反应的△H＜ 0（填＞，＜，=）
（4）改变起始条件，在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃时发生上述反应，CO和H₂O浓度变化如图，则0～4min的平均反应速率v（CO）=0.03mol/（L•min）
（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：
t℃时物质浓度（mol/L）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	0.104
6	0.096	0.266	0.104

①表中3min～4min之间反应处于平衡状态； C₁数值大于0.08mol/L（填大于、小于或等于）．
②反应在4min～5min问，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 在密闭容器中，将起始浓度均为2mol/L的CO和H₂O混合加热到400℃，一段时间后该反应达到平衡，测得CO的浓度为0.5mol/L，则：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始浓度（mol/L）：2       2       0        0
变化浓度（mol/L）：1.5     1.5     1.5      1.5
平衡浓度（mol/L）：0.5     0.5     1.5      1.5
（1）CO转化率=$\frac{CO浓度变化量}{CO起始浓度}$×100%；平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$；
（2）在相同的条件下，如果H₂O和CO的起始浓度变为4mol/L，等效为在原平衡基础上增大压强，平衡不移动，CO转化率与原平衡相同；
（3）800℃时该反应的平衡常数为1，小于400℃时的平衡常数K=9，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应；
（4）由图可知，0～4min内CO浓度变化量为（0.2-0.08）mol/L=0.12mol/L，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO）；
（5）①3min、4min时相同物质的浓度相等，处于平衡状态；
起始浓度与（4）中相同，而（4）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：在密闭容器中，将起始浓度均为2mol/L的CO和H₂O混合加热到400℃，一段时间后该反应达到平衡，测得CO的浓度为0.5mol/L，则：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始浓度（mol/L）：2     2        0       0
变化浓度（mol/L）：1.5   1.5      1.5     1.5
平衡浓度（mol/L）：0.5   0.5      1.5     1.5
（1）CO转化率=$\frac{1.5mol/L}{2mol/L}$×100%=75%；
平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{1.5×1.5}{0.5×0.5}$=9，
故答案为：75%；9；
（2）在相同的条件下，如果H₂O和CO的起始浓度变为4mol/L，等效为在原平衡基础上增大压强，平衡不移动，CO转化率与原平衡相同为75%，故答案为：75%；
（3）800℃时该反应的平衡常数为1，小于400℃时的平衡常数，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故△H＜0，故答案为：＜；
（4）改变起始条件，在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃时发生上述反应，CO和H₂O浓度变化如图，
由图可知，0～4min内CO浓度变化量为（0.2-0.08）mol/L=0.12mol/L，则v（CO）=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03mol/（L．min），故答案为：0.03；
（3）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，
故答案为：平衡，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 考查考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡常数及影响因素、化学平衡图象等，难度中等，（3）中注意分析各物质的浓度变化量关系判断改变条件．