Question

一定温度下2L的恒容容器甲中，加入2moL碳和2moLCO₂发生如下反应：
C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H＞0测得容器中CO₂的物质的量随时间t的变化关系如图所示．
（1）该反应的△S

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．在横线（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行．
（2）列式并计算上述温度下此反应的平衡常数K

 

（结果保留一位小数）
（3）向上述平衡体系中再通入CO₂，则CO₂的转化率

 

（填增大、减小、不变、无法确定）．
（4）相同温度下，2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO₂和4moLCO．开始反应时v（正）

 

v（逆）（填＞、＜、﹦）．
（5）相同温度下，2L的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO₂，达到平衡．请在图中画出乙容器中CO₂的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图．（注明平衡时CO₂的物质的量）

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据反应前后气体的物质的量变化分析；
（2）一定温度下2L的恒容容器甲中，加入2moL碳和2moLCO₂发生反应，平衡时CO₂为0.76mol，列三段式求出平衡时各气体的浓度，再求平衡常数K；
（3）该反应中方向为体积增大的方向，再通入2moLCO₂，体系压强增大，平衡逆移，依此分析转化率；
（4）根据加入的CO₂和CO的浓度求出Qc=

c2(CO)

c(CO2)

，根据Qc与K的关系判断；
（5）向该容器加入4moL碳和4moLCO₂，达到平衡时CO₂物质的量为2moL，由于反应物浓度增大，平衡所用时间缩短，据此作图．

解答： 解：（1）气体的物质的量越大，则体系的熵越大，已知C（s）+CO₂（g）?2CO（g）正方向为气体物质的量增大的方向，所以该反应的△S＞0；
故答案为：＞；
（2）由图象可知平衡时CO₂为0.76mol；
C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
初始量（mol）：2 2 0
转化量（mol）：1.24 1.24 2.48
平衡量（mol）：0.76 0.76 2.48
则平衡时各气体物质的浓度为：c（CO₂）=

0.76mol/L

2L

=0.38mol/L，c（CO）=

2.48mol/L

2L

=1.24mol/L；
所以K=

c2(CO)

c(CO2)

=

1.242

0.38

=4.0；
故答案为：4.0；
（3）该反应中方向为体积增大的方向，再通入2moLCO₂，体系压强增大，与原平衡比较，相当于平衡逆移，所以二氧化碳的转化率减小；
故答案为：减小；
（4）相同温度下，2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO₂和4moLCO，则开始时c（CO₂）=2mol/L，c（CO）=2mol/L，
Qc=

c2(CO)

c(CO2)

=

22

2

=2＜K，则反应未达到平衡，反应正向进行，所以v（正）＞v（逆）；
故答案为：＞；
（5）向该容器加入4moL碳和4moLCO₂，达到平衡时CO₂物质的量为2moL，由于反应物浓度增大，平衡所用时间缩短，图象为：；
故答案为：．

点评：本题考查了熵变、平衡常数、化学平衡影响因素与化学平衡图象等，注意根据反应的特征分析外界条件对平衡的影响，难度中等．