Question

15．一定温度下，在一固定体积的容器中，通入一定量的CO和H₂O，
发生如下反应：CO（g）+H₂O （g）═CO₂（g） 十 H₂ （g）；△H＜0
（1）在850℃时，CO和H₂O浓度变化如图，则 0～4min的平均反应速率v（CO₂）=0.03mol•L^-1•min^-1
（2）t₁℃时，在相同容器中发生上述反应，各物质的浓度变化如表：

时间（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	0.100	0.200	0.100	0.100
4	0.100	0.200	0.100	0.100
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

计算t₁℃该反应的平衡常数K=0.5．
（3）t₂℃时，化学反应CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂ （g）的平衡浓度符合c（CO₂）•c（H₂）═2c（CO）•c（H₂O），则t₂℃＜850℃，判断依据是：t₂℃的平衡常数为2，大于850℃的平衡常数1，平衡右移
（4）在t₁℃达平衡时，又充入CO，再次平衡时，混合气体中H₂O的体积分数将减小（填“增大”、“减小”或“无法确定”） H₂O的转化率将增大（填“增大”、“减小”或“无法确定”）
（5））判断该反应达到化学平衡状态的依据是AB（填序号）：
A．V_（正）（CO）=V _（逆）（CO₂）
B．CO消耗速率等于H₂的消耗速率
C． 容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
E．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
F．混合气体的质量保持不变．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{t}$求得CO的速率，再利用速率之比等于计量数之比，求得二氧化碳的速率；
（2）①根据平衡常数的定义求得；
②根据图中数据可知，在5min～6min间，CO减小了0.02mol/L，水增加了0.05mol/L，CO₂增加了0.02mol/L，由此可以看出，CO减小的浓度等于CO₂增加的浓度，反应正向移动，它们变化的浓度也符合反应中的计量数的关系，所以可以看出在第5分钟时改变的条件是增加了水的浓度，据此答题；
（3）比较两个温度下的平衡常数的大小可以判断出温度的高低；
（4）在t₁℃达平衡时，又充入CO，平衡正向移动，所以混合气体中H₂O的体积分数将减小，H₂O的转化率将增大；
（5））A．V_（正）（CO）=V_（正）（CO₂）=V _（逆）（CO₂），达平衡状态；
B．CO消耗速率等效于H₂的生成速率等于H₂的消耗速率，达平衡状态；
C． 容器内压强一直保持不变；
D．混合气体的密度一直保持不变；
E．容器中气体的平均相对分子质量一直不随时间而变化；
F．混合气体的质量一直保持不变．

解答 解：（1）根据v=$\frac{△c}{t}$求得CO的速率为$\frac{0.2-0.08}{4}$mol•L^-1•min^-1=0.03mol•L^-1•min^-1，在反应中一氧化碳与二氧化碳计量数之比为1：1，根据速率之比等于计量数之比，可知二氧化碳的速率也为0.03mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.03mol•L^-1•min^-1；
（2）①根据题目表格中的数据可知，当在3min时各组成成分的浓度不再变化，此时反应处于平衡状态，根据平衡常数的定义可知K=$\frac{0.1×0.1}{0.2×0.1}$=0.5，
故答案为：0.5；
②根据图中数据可知，在5min～6min间，CO减小了0.02mol/L，水增加了0.05mol/L，CO₂增加了0.02mol/L，由此可以看出，CO减小的浓度等于CO₂增加的浓度，反应正向移动，它们变化的浓度也符合反应中的计量数的关系，所以可以看出在第5分钟时改变的条件是增加了水的浓度，其增加的浓度为0.05mol/L+0.02mol/L=0.07mol/L，所以水的浓度增加到0.286mol/L，故答案为：向右；将H₂O （g）浓度增加到0.286 mol•L^-1；
（3）由于c（CO₂）•c（H₂）=2c（CO）•c（H₂O），根据平衡常数的定义可知，在t₂℃时，K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=2，大于850℃的平衡常数1，平衡右移，而该反应为放热反应，所以温度要低于850℃，故答案为：＜； t₂℃的平衡常数为2，大于850℃的平衡常数1，平衡右移；
（4）在t₁℃达平衡时，又充入CO，平衡正向移动，所以混合气体中H₂O的体积分数将减小，H₂O的转化率将增大，故答案为：减小；增大；
（5））A．V_（正）（CO）=V_（正）（CO₂）=V _（逆）（CO₂），达平衡状态，故正确；
B．CO消耗速率等效于H₂的生成速率等于H₂的消耗速率，达平衡状态，故正确；
C． 容器内压强一直保持不变，故错误；
D．混合气体的密度一直保持不变，故错误；
E．容器中气体的平均相对分子质量一直不随时间而变化，故错误；
F．混合气体的质量一直保持不变，故错误；故选AB．

点评 本题主要考查了反应速率的计算、平衡常数的计算、影响平衡移动的因素及平衡常数的应用，中等难度，解题的易错点在于第（3）小问，平衡常数的应用．