题目内容

3．在某一容积为5L的密闭容器内，加入 0.3mol的CO和0.3mol的H2O，在催化剂存在和800℃的条件下加热，发生如下反应：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）；
反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：
（1）根据图上数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为v（CO）=0.003 mol/（L•min）；该温度下的平衡常数K=1．
（2）不能作为判断该反应达到平衡的依据是①②④．（填序号）
①CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等            ②正、逆反应速率都为零
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化    ④混合气体的密度不再发生变化
（3）如要一开始加入0.1mol的CO、0.1mol的H2O、0.2mol的CO2和0.2mol的H2，在相同的条件下，反应达平衡时，c（CO）=0.03mol/L．
（4）427℃时该反应的平衡常数为9.4，请结合（1）中的计算结果回答，如果升高温度该反应平衡向
逆反应方向移动．

分析 （1）先计算二氧化碳反应速率，再根据同一反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算v（CO）；
          CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
开始（mol/L）0.06  0.06      0       0
反应（mol/L）0.03  0.03     0.03    0.03
平衡（mol/L）0.03  0.03     0.03    0.03
该反应化学平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；
（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的一系列物理量不变；
（3）温度不变，化学平衡常数不变，根据化学平衡常数计算达到平衡状态时c（CO）；
（4）升高温度，平衡向吸热反应方向移动．

解答 解：（1）v（CO2）=$\frac{0.03mol/L-0}{10min}$=0.003mol/（L．min），再根据同一反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比得v（CO）v（CO2）=0.003mol/（L．min）；
          CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
开始（mol/L）0.06  0.06      0       0
反应（mol/L）0.03  0.03     0.03    0.03
平衡（mol/L）0.03  0.03     0.03    0.03
该反应化学平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.03×0.03}{0.03×0.03}$=1，
故答案为：0.003；1；
（2）①CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等，该反应不一定达到平衡状态，与反应初始浓度及转化率有关，故错误；           
②可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不为零，故错误；
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化，正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；
④反应前后混合气体质量不变、容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，不能根据密度确定平衡状态，故错误；
故选 ①②④；
（3）设平衡时c（CO）为xmol/L，
          CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
开始（mol/L）0.02  0.02      0.04    0.04
反应（mol/L）0.02-x 0.02-x   0.02-x  0.02-x
平衡（mol/L）x      x        0.06-x  0.06-x
温度不变，化学平衡常数不变，所以化学平衡常数K=$\frac{（0.06-x）．（0.06-x）}{x．x}$=1，
x=0.03，
故答案为：0.03；
（4）800℃时化学平衡常数K为1，427℃时该反应的平衡常数为9.4，说明升高温度平衡常数减小，则正反应是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，所以平衡向逆反应方向移动，
故答案为：逆反应．

点评 本题考查化学平衡有关计算及化学平衡状态判断，为高频考点，利用三段式法分析解答是解本题关键，注意：化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，题目难度不大．

练习册系列答案
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（2）平衡后，若要提高H2的转化率，可以采取的措施有C．
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C．降低反应体系的温度D．再充入2mol的Ne和6mol的H2
（3）其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示：
T/℃200300400
KK1K20.5
请完成下列问题：
①试比较K1、K2的大小，K1＞K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②400℃时，反应2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）的化学平衡常数为2，2L的容器中，当测得NH3、N2和H2物质的量分别为6mol、4mol和2mol时，则该反应的v（N2）减＞v（N2）增（填“＞”、“＜”或“=”）．
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