Question

1．工业制氢气的一个重要反应是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0
现将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下三组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡状态所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO2
Ⅰ	650	4	2	1.6	1.6	5
Ⅱ	900	2	1	0.5	0.5	3

①对于反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），下列说法正确的是AD
A．当容器中CO的含量保持不变时，说明该反应达到平衡状态
B．若混合气体的密度不再改变，说明该反应已达化学平衡状态
C．实验I中，反应达到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，平衡正向移动，H₂的体积分数增大
D．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的焓变不变
②实验I中，从反应开始到反应达到平衡时，CO的平均反应速率V（CO）=0.16mol/（L．min）；
③实验II条件下反应的平衡常数K=0.33 （保留小数点后二位）；H₂O（g）的平衡转化率为50%．
④若在900℃时，实验II反应达到平衡后，向此容器中再加入1.5molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，则平衡向正反应方向移动（填“正反应”、“逆反应”或“不移动”）
⑤若仅改变温度，纵坐标y随T变化如图所示，则纵坐标y表示的是AC．
A．CO₂的百分含量  B．混合气体的平均相对分子质量C．CO的转化率  D．H₂O的物质的量．

Answer 1

分析 ①A．可逆反应到达平衡时，各组分含量保持不变；
B．混合气体总质量不变，容器容积不变，混合气体的密度为定值；
C．实验I中，反应达到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，增大反应物浓度，平衡正向移动，平衡状态等效为在原平衡基础上增大压强，与原平衡相比平衡不移动；
D．焓变与始态、终态有关，与反应途径无关；
②平衡时生成氢气为1.6mol，由方程式可知消耗的CO为1.6mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO）；
③平衡时生成氢气、二氧化碳均为0.5mol，由CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）可知，消耗的CO、水蒸气均为0.5mol，故平衡时CO为2mol-0.5mol=1.5mol，水蒸气为1mol-0.5mol=0.5mol，反应气体物质的量不变，用物质的量代替浓度代入K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$计算平衡常数；
④计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行；
⑤随温度升高，Y值先增大后减小，a点到达平衡状态，a点前未到达平衡，正反应为放热反应，a点后升高温度平衡逆向移动．

解答 解：①A．可逆反应到达平衡时，各组分含量保持不变，当容器中CO的含量保持不变时，说明该反应达到平衡状态，故A正确；
B．混合气体总质量不变，容器容积不变，混合气体的密度为定值，密度保持不变，不能说明到达平衡状态，故B错误；
C．实验I中，反应达到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，平衡正向移动，等效为在原平衡基础上增大压强，与原平衡相比平衡不移动，氢气的体积分数相等，故C错误；
D．使用催化剂，降低活化能，改变反应途径，但焓变与始态、终态有关，与反应途径无关，故焓变不变，故D正确，
故选：AD；
②平衡时生成氢气为1.6mol，由方程式可知消耗的CO为1.6mol，则v（CO）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L．min），
故答案为：0.16mol/（L．min）；
③平衡时生成氢气、二氧化碳均为0.5mol，
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2        1        0       0
变化量（mol） 0.5      0.5      0.5     0.5
平衡量（mol） 1.5      0.5      0.5     0.5
反应气体物质的量不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{1.5×0.5}$=0.33，水的转化率为$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%，
故答案为：0.33；50%；
④此时浓度商Qc=$\frac{（0.5+0.2）×（0.5+0.5）}{（1.5+1.5）×（0.5+0.5）}$=0.23＜K=0.33，反应向正反应进行，
故答案为：正反应；
⑤随温度升高，Y值先增大后减小，a点到达平衡状态，a点前未到达平衡，正反应为放热反应，a点后升高温度平衡逆向移动．
A．CO₂的百分含量，开始随反应增大，达到平衡升温平衡逆向进行二氧化碳减小，故A符合；
B．反应前后气体质量和物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量始终不变，故B不符合；
C．CO的转化率开始随反应增大，达到平衡升温平衡逆向进行，一氧化碳转化率减小，故C符合；
D．H₂O的物质的量先减小平衡后，随温度升高平衡逆向进行，水的量增大，故D不符合；
故答案为：AC．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡常数计算及应用、反应速率计算、平衡状态判断、化学平衡图象等，题目难度中等，掌握化学平衡常数的用途：1、判断反应进行的程度，2、判断反应的热效应，3、判断反应进行的方向，4、计算转化率等．