Question

7．在体积为1L的两个恒容密闭容器中，分别充入1molCO和1molH₂O（g）的混合气体，进行如下化学反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反应物CO的物质的量在不同温度时物质的量随时间的变化如下表所示，回答下列问题：

	0min	10min	20min	30min	40min	50min
830℃	1mol	0.8mol	0.65mol	0.55mol	0.5mol	0.5mol
1100℃	1mol	0.75mol	0.6mol	0.6mol	0.6mol	0.6mol

（1）1100℃时，前10min该反应的化学反应速率v（CO₂）=0.025mol/（L．min），830℃平衡后CO转化率的为50%．
（2）1100℃时化学平衡常数K=$\frac{4}{9}$，该反应为放热反应（填“吸热”和“放热”）．
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是bc．
（a）容器中压强不变           （b）混合气体中c（CO）不变
（c）v_逆（H₂）=v_正（H₂O）          （d）c（CO₂）=c（CO）
（4）1100℃时达到平衡后，若向容器中再充入2molCO和2molH₂O（g），平衡向正反应方向移动（选填“向正反应方向”或“向逆反应方向”或“不”），再达到平衡时，H₂百分含量不变（选填“增大”或“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（CO），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（CO₂）；
830℃时40min到达平衡，平衡时转化的CO为1mol-0.5mol=0.5mol，进而计算平衡后CO转化率；
（2）由表中数据可知，1100℃时20min时反应到达平衡，计算平衡时各组分的物质的量浓度，代入平衡常数表达式K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$计算；
升高温度，平衡时CO物质的量增大，说明升高温度平衡逆向移动；
（3）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度、含量等不再发生变化，以及由此衍生的其它量不变，注意选择判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化，说明反应到达平衡；
（4）增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，可以等效为增大压强，该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，压强不影响平衡移动．

解答 解：（1）1100℃时，前10minv（CO）=$\frac{\frac{1mol-0.75mol}{1L}}{10min}$=0.025mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，则v（CO₂）=v（CO）=0.025mol/（L．min），
830℃时40min到达平衡，平衡时转化的CO为1mol-0.5mol=0.5mol，平衡后CO转化率为$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%，
故答案为：0.025mol/（L．min）；50%；
（2）由表中数据可知，20min时反应到达平衡，反应达到平衡状态时，c（CO）=$\frac{0.6mol}{1L}$=0.6mol/L，则：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始（mol/L）：1      1        0       0
变化（mol/L）：0.4    0.4      0.4     0.4
平衡（mol/L）：0.6    0.6      0.4     0.4
故平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.4×0.4}{0.6×0.6}$=$\frac{4}{9}$，
升高温度，平衡时CO物质的量增大，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，
故答案为：$\frac{4}{9}$；放热；
（3）（a）该反应是反应前后气体体积不变的化学反应，所以无论反应是否达到平衡状态，容器中压强始终不变，所以不能据此判断平衡状态，故错误；
（b）反应达到平衡状态时，反应体系中各物质的物质的量浓度不变，混合气体中c（CO）不变，说明反应到达平衡，故正确；
（c）v_逆（H₂）=v_正（H₂O）时，则水的生成速率等于其消耗速率，反应达到平衡状态，故正确；
（d）无论反应是否达到平衡状态，c（CO₂）与c（CO）都有可能相等，与反应初始浓度和转化率有关，不能作为判断平衡状态的依据，故错误；
故选：bc；
（4）1100℃时达到平衡后，若向容器中再充入2molCO和2molH₂O（g），反应物浓度增大平衡向正反应方向移动，可以等效为增大压强，该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，压强不影响平衡移动，所以再达到平衡时，H₂百分含量不变，
故答案为：向正反应方向；不变．

点评 本题考查反应速率的计算、平衡常数的计算、平衡状态的判断、化学平衡移动等知识点，难度不大，注意平衡状态的判断中只有随反应进行发生变化的物理量才能作为判断平衡状态的依据．