题目内容

2.在某一容积为5L的密闭容器内,加入 0.3mol的CO和0.3mol的H2O,在催化剂存在和800℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H>0,反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:
(1)根据图上数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为v(CO)=0.03mol/(L•min)-1,该温度下的平衡常数K=1.
(2)在体积不变的条件下,改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有A(填字母)
A.升高温度     B.降低温度    C.增大压强
D.减小压强     E.加入催化剂  G.移出一氧化碳气体
(3)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,重新达到平衡后,CO的转化率升高(填“升高”、“降低”还是“不变”),CO2的质量分数降低(填“升高”、“降低”还是“不变”).

分析 (1)由图可知,10min到达平衡时△c(CO2)=0.03mol/L,由方程式可知△c(CO)=△c(CO2),再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(CO);
             CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
开始(mol/L):0.06   0.06     0      0
变化(mol/L):0.03   0.03     0.03   0.03
平衡(mol/L):0.03   0.03     0.03   0.03
代入平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$计算;
(2)平衡常数只受温度影响,平衡常数增大,应改变温度使平衡正向移动;
(3)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,平衡正向移动,重新达到平衡后,CO的转化率升高;
等效为开始加入 0.3mol的CO和0.6mol的H2O,设平衡时CO浓度变化量为xmol/L,表示出平衡时各组分浓度,利用平衡常数列方程计算x,再计算二氧化碳质量分数进行比较.

解答 解:(1)由图可知,10min到达平衡时△c(CO2)=0.03mol/L,由方程式可知△c(CO)=△c(CO2)=0.03mol/L,则v(CO)=$\frac{0.03mol/L}{10min}$=0.003mol/(L.min);
               CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
开始(mol/L):0.06    0.06      0       0
变化(mol/L):0.03    0.03      0.03    0.03
平衡(mol/L):0.03    0.03      0.03    0.03
该反应化学平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.03×0.03}{0.03×0.03}$=1,
故答案为:0.003;1;
(2)平衡常数只受温度影响,正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,
故选:A;
(3)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,平衡正向移动,重新达到平衡后,CO的转化率升高;
等效为开始加入 0.3mol的CO和0.6mol的H2O,设平衡时CO浓度变化量为xmol/L,则:
              CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
开始(mol/L):0.06    0.12      0       0
变化(mol/L):x       x         x       x
平衡(mol/L):0.06-x  0.12-x    x       x
故$\frac{x×x}{(0.06-x)×(0.12-x)}$=1,解得x=0.04,
故二氧化碳质量分数=$\frac{0.04mol/L×5L×44g/mol}{0.3mol×28g/mol+0.6mol×18g/mol}$×100%=45.83%
而未加入之前CO2的质量分数=$\frac{0.03mol/L×5L×44g/mol}{0.3mol×28g/mol+0.3mol×18g/mol}$×100%=47.83%
所以CO2的质量分数降低
故答案为:升高;降低.

点评 本题考查化学平衡计算、反应速率的计算、平衡常数计算与应用等,掌握平衡常数的用途: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.

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