Question

17．已知一氧化碳与水蒸气的反应为：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．在某温度下，平衡常数是9．如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，经10min反应达到平衡．
计算：
（1）从反应开始至达到平衡时CO的反应速率为7.5×10^-4mol•L^-1•min^-1．
（2）达到平衡时一氧化碳的转化率为75%；
（3）在恒温恒容的条件下，向上述平衡体系中再充入等物质的量之比的CO（g）和H₂O（g）重新达到平衡时，H₂的体积百分数为37.5%．

Answer 1

分析 设一氧化碳的浓度变化量为xmol/L，则：
                         CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）：0.01     0.01             0            0
变化量（mol/L）：x           x                 x           x
平衡量（mol/L）：0.01-x  0.01-x           x           x
再根据平衡常数K=$\frac{c（{H}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=9可计算x，进而计算各物质的反应速率、转化率等，以此解答该题．

解答 解：设一氧化碳的浓度变化量为xmol/L，则：
                              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）：0.01           0.01           0             0
变化量（mol/L）：x                  x              x            x
平衡量（mol/L）：0.01-x       0.01-x          x           x
则K=$\frac{c（{H}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{x×x}{（0.01-x）×（0.01-x）}$=9，解得：x=0.0075，
（1）从反应开始至达到平衡时CO的反应速率为$\frac{0.0075mol/L}{10min}$=7.5×10^-4mol•L^-1•min^-1，故答案为：7.5×10^-4；
（2）CO转化率=$\frac{0.0075mol/L}{0.01mol/L}$×100%=75%，
故答案为：75%；
（3）因反应前后气体的体积相等，则增大压强平衡不移动，在恒温恒容的条件下，向上述平衡体系中再充入等物质的量之比的CO（g）和H₂O（g）重新达到平衡时，H₂的体积百分数不变，为$\frac{0.0075}{0.02}×100%$=37.5%．
故答案为：37.5%．

点评 本题考查化学平衡有关计算，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目比较基础，注意三段式在化学平衡计算中应用，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．