Question

【题目】氢气是一种清洁能源。可由CO和水蒸气反应制备，其能量变化如下图所示。

(1)该反应为可逆反应。在800 ℃时，若CO的起始浓度为2.0 mol·L-1，水蒸气的起始浓度为3.0 mol·L-1，达到化学平衡状态后，测得CO2的浓度为1.2 mol·L-1，则此反应的平衡常数为___，随着温度升高该反应的化学平衡常数的变化趋势是___。（填“变大”、“变小”或“不变”）

(2)某温度下，该反应的平衡常数为K=1/9。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2O(g)和CO(g)，其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是____(填字母)。

起始浓度	甲	乙	丙
c(H2O)/mol·L-1	0.010	0.020	0.020
c(CO)/mol·L-1	0.010	0.010	0.020

A. 反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

B. 平衡时，甲中和丙中H2O的转化率均是25%

C. 平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.015 mol·L-1

D. 平衡时，乙中H2O的转化率大于25%

(3)一定条件下，可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，达到平衡后：

①加催化剂，v(正)、v(逆)都发生变化，且变化的倍数__(填“相等”或“不相等”)。

②缩小体积使体系压强增大，则v(正)___，v(逆)___(填“增大”、“减小”或“不变”)，v(正)变化的倍数__v(逆)变化的倍数(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③降温，v(正) ____，v(逆)__(填“增大”、“减小”或“不变”)。

④温恒压，再通入一定量的He，达到新平衡时，N2的转化率__，c(H2)将__(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer 1

【答案】1 变小 CD 相等 增大 增大 大于 减小 减小 减小 减小

【解析】

（1）利用三段式列式计算；根据图中能量的转化关系判断反应是放热反应，再结合化学平衡常数与温度的关系作答；

（2）A. 根据浓度对化学反应速率的影响作答；

B. 设甲中转化的H2O(g)的浓度为xmol·L-1进行求解；再结合等效平衡思想分析丙中的转化率；

C. 结合转化率求出丙中的平衡浓度；

D. 利用等效平衡思想分析作答；

（3）根据外界因素对化学反应速率与化学平衡的综合影响分析作答。

（1）　　 CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)

起始浓度(mol·L-1) 2.0 3.0 0 0

转化浓度(mol·L-1) 1.2 1.2 1.2 1.2

平衡浓度(mol·L-1) 0.8 1.8 1.2 1.2

故平衡常数K==1；

根据能量变化关系图可知该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。

(2)A. 反应物浓度越大，反应速率越大，故开始时反应速率大小：甲<乙<丙，A项正确；

B. 设甲中转化的H2O(g)的浓度为xmol·L-1，则K=，故x=0.0025，即转化率为25%，丙中加入的CO(g)和H2O(g)的比与甲中相同，故转化率相同，B项正确；

C. 平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，由于转化率为25%，故丙中c(CO2)=0.02 mol·L-1×25%=0.005 mol·L-1，C项错误；

D. 若乙中c(H2O)=0.01 mol·L-1，平衡时H2O的转化率等于25%，但乙中c(H2O)=0.02 mol·L-1，故其转化率小于25%，D项错误；

故答案选CD；

（3）可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，

①加催化剂，v(正)、v(逆)会同等程度增大，故答案为：相等。

②缩小体积使体系压强增大，v(正)与v(逆)均增大，v(正)变化的倍数大于v(逆)变化的倍数，使平衡向正反应方向移动，知道最终v(正)与v(逆)相等，达到新的平衡状态，故答案为：增大；增大；大于；

③降温，化学反应速率减小，则v(正)与v(逆)均减小，故答案为：减小；减小；

④恒温恒压，再通入一定量的He，相当于增大反应气体的体积，反应物的浓度减小，等效于恒容条件下减小压强，则平衡会向逆反应方向移动，故达到新平衡时，N2的转化率减小，因体积增大导致c(H2)也将减小，故答案为：减小；减小。