Question

11．在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃时发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂ （g）△H＜0．
（1）CO和H₂O浓度变化如右图，则在该温度下，该反应的平衡常数K=1．0～4min的平均反应速率v（CO）=0.03mol•L^-1•min^-1．若降低温度，该反应的K值将增大，该反应的化学反应速率将减小（填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）在相同容器中发生上述反应，当温度高于850℃时，容器内各物质的浓度变化如表．

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
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^-1 （填大于、小于或等于）．
②反应在4min～5min间，平衡向逆方向移动，可能的原因是d
a．增加水蒸气     b．降低温度  c．使用催化剂     d．增加氢气浓度
（3）在相同温度下（850℃），若起始时c（CO）=1mol•L^-1，c（H₂O）=2mol•L^-1，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol•L^-1，则此时该反应是否达到平衡状态否（填“是”与“否”），此时v_（正）大于v_（逆）（填“大于”“小于”或“等于”），你判断的依据是浓度商Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=$\frac{1}{3}$＜1，故平衡向正反应进行，此时v_（正）＞v_（逆）．

Answer 1

分析 （1）根据图象可知平衡时各物质的浓度，利用平衡常数的定义计算，平衡常数等于生成物平衡你的幂次方乘积除以反应物平衡你的幂次方乘积，降低温度平衡向放热反应进行，反应速率减小，根据影响平衡常数及反应速率的因素判断；
（2）①在3min～4min之间各物质的浓度不变，反应处于平衡状态，由于该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，据此判断；
②反应在4min-5min间，平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起，据此判断；
（3）计算常数的浓度商Qc、平衡常数，与平衡常数比较判断反应进行方向，据此解答．

解答 解：（1））可逆反应达到平衡状态各物质的浓度依据图象分析可知
                CO（g）十H₂O（g）?CO₂（g）十H₂ （g）
起始量（mol/L）  0.20     0.30     0       0
变化量（mol/L）  0.12    0.12    0.12    0.12
平衡量（mol/L）  0.08    0.18     0.12     0.12
 反应的平衡常数k=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1，
根据图象可知，0～4min的平均反应速率v（CO）=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03mol/L•min，
平衡常数只受温度的影响，反应是放热反应，若降低温度，平衡正向进行，该反应的K值将增大，反应的化学反应速率将减小，
故答案为：1；0.03；增大；减小；
（2）①由表中数据可知，3min、4min时对应各组分的浓度相同，故处于平衡状态；在高于850℃时发生反应，化学反应速率加快，一定在4min前达到化学平衡．另外从表中可看出反应在3min和4min时的各物质浓度相同，故3min-4min之间反应应处于平衡状态．由于是放热反应，温度升高，化学平衡向逆反应方向移动，C₁数值应大于0.08 mol/L，
故答案为：平衡；大于；
②反应在4min-5min间，平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起，故选d，
故答案为；d；
（3）在相同温度下（850℃），若起始时c（CO）=1mol•L^-1，c（H₂O）=2mol•L^-1，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol•L^-1，
                 CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g）
    开始（mol/L）：1       2        0        0
    变化（mol/L）：0.5    0.5      0.5     0.5
一段时间（mol/L）：0.5    1.5      0.5     0.5
浓度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=$\frac{1}{3}$＜1，故平衡向正反应进行，此时v_（正）＞v_（逆），
故答案为：否；大于，浓度商Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=$\frac{1}{3}$＜1，故平衡向正反应进行，此时v_（正）＞v_（逆）．

点评 本题考查化学平衡常数及影响因素、影响化学平衡的因素、化学平衡图象与计算等，难度中等，（2）中注意分析各物质的浓度变化量关系，确定平衡改变的条件．