Question

3．已知：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol，相同温度下，在体积相同的两个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应．相关数据如下：

容器编号	起始时各物质物质的量/mol				达平衡过程体系 能量的变化
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	放出热量：32.8kJ

下列说法中，不正确的是（　　）

• A． 容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%
• B． 平衡时，两容器中CO₂的浓度相等
• C． 容器①中CO的转化率等于容器②中CO₂的转化率
• D． 容器①中CO反应速率等于H₂O（g）的反应速率

Answer 1

分析 A．根据平衡时放出的热量，结合热化学方程式计算参加反应的CO的物质的量，再根据转化率定义计算；
B．容器①②温度相同，同一可逆反应正逆平衡常数互为倒数，根据容器①计算平衡常数，令容器②中CO₂的物质的量变化量为amol，表示出平衡时各组分的物质的量，反应前后气体的体积不变，利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算a的值，进而计算CO₂的浓度，
C．根据B中的计算判断；
D．速率之比等于化学计量数之比．

解答 解：A．平衡时放出的热量为32.8 kJ，故参加反应的CO的物质的量$\frac{32.8\;kJ}{41kJ}$×1mol=0.8mol，CO的转化率为$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%，故A正确；
B．容器①②温度相同，平衡常数相同，根据容器①计算平衡常数，由A计算可知，平衡时CO的物质的量变化量为0.8mol，
则：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始（mol）：1       4         0       0
变化（mol）：0.8     0.8       0.8     0.8
平衡（mol）：0.2     3.2       0.8     0.8
故平衡常数K=$\frac{0.8×0.8}{0.2×3.2}$=1，
故容器②中的平衡常数为1，令容器②中CO₂的物质的量变化量为amol，则：
            CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始（mol）：1       4         0       0
变化（mol）：a       a         a      a
平衡（mol）：1-a     4-a       a      a
所以$\frac{a×a}{（1-a）×（4-a）}$，解得a=0.8，
由A中计算可知容器①平衡时CO₂的物质的量为0.8mol，容器②中CO₂的物质的量为1mol-0.8mol=0.2mol，容器的体积相同，平衡时，两容器中CO₂的浓度不相等，故B错误；
C．→B计算可知CO₂的转化率为$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%，故C正确；
D．速率之比等于化学计量数之比，故容器①中CO反应速率等于H₂O的反应速率，故D正确；
故选B．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高考常见题型，题目难度中等，平衡判断和平衡常数的计算是解题关键，有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力．