Question

5．某温度下，反应H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）的平衡常数K=$\frac{9}{4}$．该温度下在体积均为10L的三个密闭容器中分别加入反应物，起始加入量如图所示：下列判断不正确的是（　　）

起始量	甲	乙	丙
H2 （mol）	1	2	2
CO2（mol）	1	1	2

• A． 反应开始时，甲中的反应速率最慢，丙中的反应速率最快
• B． 平衡时，甲和丙中CO₂的转化率相等，均是60%
• C． 平衡时，乙中H₂的转化率大于60%
• D． 平衡时，丙中c（H₂）是0.08 mol•L^-1

Answer 1

分析 设甲平衡时二氧化碳的转化率为x，转化的二氧化碳为xmol，则：
             CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1       1       0       0
变化量（mol）：x       x       x       x
平衡量（mol）：1-x     1-x     x       x
反应前后气体物质的量不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{x×x}{（1-x）×（1-x）}$=$\frac{9}{4}$，解得x=60%．
A．温度相同，物质的浓度越大，反应速率越快；
B．丙等效为在甲的基础上增大压强，反应前后气体物质的量不变，平衡不移动，平衡时相同物质的转化率相等；
C．乙中等效为在甲平衡的基础上再加入1mol氢气，氢气转化率减小；
D．甲和丙是等效平衡，相同反应物的转化率相等．

解答 解：设甲平衡时二氧化碳的转化率为x，转化的二氧化碳为xmol，则：
             CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1       1       0       0
变化量（mol）：x       x       x       x
平衡量（mol）：1-x     1-x     x       x
反应前后气体物质的量不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{x×x}{（1-x）×（1-x）}$=$\frac{9}{4}$，解得x=60%．
A．温度相同，甲、乙中二氧化碳浓度相等，而乙中氢气浓度较大，故反应速率乙＞甲，乙、丙中氢气浓度相等，而丙中二氧化碳浓度较大，故反应速率丙＞乙，则反应速率丙＞乙＞甲，故A正确；
B．丙等效为在甲的基础上增大压强，反应前后气体物质的量不变，平衡不移动，平衡时相同物质的转化率相等，故B正确；
C．甲平衡时氢气转化率为60%，乙中等效为在甲平衡的基础上再加入1mol氢气，氢气转化率减小，故乙中H₂的转化率小于60%，故C错误；
D．甲和丙是等效平衡，相同反应物的转化率相等，则乙中生成平衡时氢气为2mol×（1-60%）=0.8mol，其浓度为$\frac{0.8mol}{10L}$=0.08mol/L，故D正确，
故选：C．

点评 本题考查化学平衡计算、化学反应速率影响因素，注意利用等效思想进行分析解答，难度中等．