Question

19．将1mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容积的反应器，在某条件下达到平衡：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）十H₂（g），此时有$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂．
（1）该平衡混合物中CO₂的体积分数为33.3%．
（2）若容器体积为1L，到达平衡所需时间为2分钟，则H₂的平均反应速率为$\frac{1}{3}$mol/（L．min）
（3）若在相同条件下，向容器中再充入1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O，则平衡应向逆反应方向移动（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”）．
（4）假如②中平衡向正反应方向移动时，则下列说法中正确的是①⑤（填序号）
①生成物的产量一定增加         ②生成物的体积分数一定增加
③反应物的转化率一定增加       ④反应物的浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥一定使用了催化剂．

Answer 1

分析 将1mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容积的反应器，在某条件下达到平衡，此时有$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂，则：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      1        0         0
变化量（mol）：$\frac{2}{3}$     $\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$
平衡量（mol）：$\frac{1}{3}$     $\frac{1}{3}$        $\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$
（1）二氧化碳体积分数=$\frac{二氧化碳物质的量}{混合气体物质的量}$×100%；
（2）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（3）平衡常数K=$\frac{\frac{2}{3}×\frac{2}{3}}{\frac{1}{3}×\frac{1}{3}}$=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；
（4）①不论改变何条件，平衡向向正方向移动，生成物的物质的量一定增加；
②对于多种气体参与反应，反应前后气体的体积不变的反应，并向其中大量加入一种反应物，而使平衡正向移动，生成物的百分含量完全可以减小；
③增加一种反应物的浓度，平衡向向正方向移动，提高其它反应物的转化率，自身转化率降低；
④增加一种反应物的浓度，平衡向向正方向移动，其它反应物的浓度降低，自身浓度增大；
⑤平衡向向正方向移动，正反应速率一定大于逆反应速率；
⑥使用催化剂不影响平衡移动．

解答 解：将1mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容积的反应器，在某条件下达到平衡，此时有$\frac{2}{3}$的CO转化为CO₂，则：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      1        0       0
变化量（mol）：$\frac{2}{3}$      $\frac{2}{3}$       $\frac{2}{3}$      $\frac{2}{3}$
平衡量（mol）：$\frac{1}{3}$      $\frac{1}{3}$       $\frac{2}{3}$      $\frac{2}{3}$
（1）二氧化碳体积分数=$\frac{\frac{2}{3}mol}{2mol}$×100%=33.3%，故答案为：33.3%；
（2）H₂的平均反应速率为$\frac{\frac{\frac{2}{3}mol}{1L}}{2min}$=$\frac{1}{3}$mol/（L．min），故答案为：$\frac{1}{3}$mol/（L．min）；
（3）平衡常数K=$\frac{\frac{2}{3}×\frac{2}{3}}{\frac{1}{3}×\frac{1}{3}}$=4，此时浓度商Qc=$\frac{（1+\frac{2}{3}）×（1+\frac{2}{3}）}{\frac{1}{3}×（1+\frac{1}{3}）}$=6.25＞K=4，反应向逆反应进行，
故答案为：逆反应方向；
（4）①不论改变何条件，平衡向向正方向移动，生成物的物质的量一定增加，故①正确；
②对于多种气体参与反应，反应前后气体的体积不变的反应，并向其中大量加入一种反应物，而使平衡正向移动．生成物的物质的量增加，但百分含量完全可以减小，因为总量多了，故②错误；
③多种物质参加反应，增加一种反应物的浓度，平衡向向正方向移动，提高其它反应物的转化率，自身转化率降低，故③错误；
④多种物质参加反应，增加一种反应物的浓度，平衡向向正方向移动，其它反应物的浓度降低，自身浓度增大，故④错误；
⑤平衡向向正方向移动，正反应速率一定大于逆反应速率，故⑤正确；
⑥使用催化剂加快反应速率，不影响平衡移动，故⑥错误．
故选：①⑤．

点评 本题考查化学平衡的计算及影响因素，难度中等，注意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．