[题目]工业上用净化后的水煤气在催化剂作用下.与水蒸气发生反应制取氢气.化学方程式为CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g).一定条件下.将4 mol CO与2 mol H2O(g)充入体积为2 L的密闭容器中.体系中各物质的浓度随时间的变化如图所示:(1)在0-4 min时段.反应速率v(H2O)为 mol·L1·min1.该条件下反应的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】工业上用净化后的水煤气在催化剂作用下，与水蒸气发生反应制取氢气，化学方程式为CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)。一定条件下，将4 mol CO与2 mol H2O(g)充入体积为2 L的密闭容器中，体系中各物质的浓度随时间的变化如图所示：

（1）在0～4 min时段，反应速率v(H2O)为_________mol·L1·min1，该条件下反应的平衡常数K为_______(保留两位有效数字)。

（2）该反应到4 min时，CO的转化率为_______________。

（3）若6 min时改变的外部条件为升温，则该反应的ΔH_______________0(填“>”“=”或“<”)，此时反应的平衡常数_________________(填“增大”“减小”或“不变”)。

（4）判断该反应达到化学平衡状态的依据是____________。

a．混合气体的密度不变

b．混合气体中c(CO)不变

c．v(H2O)正=v(H2)逆

d．断裂2 mol H—O键的同时生成1 mol H—H键

（5）若保持与4 min时相同的温度，向一容积可变的密闭容器中同时充入0.5 mol CO、1.5 mol H2O(g)、

0.5 mol CO2和a mol H2，则当a=2.5时，上述反应向________________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。若要使上述反应开始时向逆反应方向进行，则a的取值范围为_____________。

【答案】（1）0.2 2.7 （2）40% （3）< 减小（4）bc （5）正反应 a>4.05

【解析】（1）v(H2O)=(1.0 mol/L0.2 mol/L)÷4 min=0.2 mol·L1·min1；由反应的化学方程式及图像可知，4 min达到平衡时c(CO)=1.2 mol/L，c(H2O)=0.2 mol/L，c(CO2)=c(H2)=0.8 mol/L，故平衡常数K==≈2.7。

（2）CO的转化率为(2.01.2)/2.0×100%=40%。

（3）6 min时升温，反应物CO和H2O的浓度增大，即平衡逆向移动，故正反应为放热反应，即ΔH＜0；升温平衡逆向移动，故平衡常数减小。

（4）该反应中反应物和生成物均为气体，故气体质量始终不变，又反应容器体积不变，故反应过程中混合气体的密度始终不变，即密度不变不能作为反应达到平衡的标志，a项错误；反应过程中某种反应物或生成物的浓度不变，表明反应达到平衡，b项正确；该反应方程式中H2O和H2的系数相等，故v(H2O)正=v(H2)正=v(H2)逆时表明反应达到平衡，c项正确；断裂H—O键与生成H—H键都是指正反应，故该项不能作为反应达到平衡的标志，d项错误。

（5）该容器容积可变，设容器容积为V L，则Qc=≈1.7＜2.7，故反应向正反应方向进行；若反应开始时向逆反应方向进行，则Qc=＞2.7，故a＞4.05。