Question

工業(yè)上制備H₂的一種重要方法是：CO（ g）+H₂ O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=Q kJ/mol．已知該反應(yīng)的平衡常數(shù) K 與溫度的關(guān)系如圖所示．若在一固定的密閉容器中，850℃時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，并測得容器內(nèi)各物質(zhì) 的濃度（mol?L^-1）隨時(shí)間的變化關(guān)系如表：

時(shí)間/min	CO（g）	H2O	CO2	H2（g）
0	0.200	0.300	0	0
2	0.238	0.238	0.062	0.062
3	C1	C2	C1	C1
4	C1	C2	C1	C1

已知：850℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0，請回答下列問題：
（1）下列可以判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

．
A．單位時(shí)間內(nèi)減少 CO（g）的濃度等于生成 CO₂ （g）的濃度
B．反應(yīng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化
C．混合氣體中 H₂ （g）的濃度不再發(fā)生改變
D．氫氣的生成速率等于水的消耗速率
（2）Q

 

0 （填“＜”“=”或“＞”）．
（3）若在850℃時(shí)向反應(yīng)容器中充入H₂O（g），K 值

 

（填“增大”“減 小”或“不變”），工業(yè)上在反應(yīng)容器中通入過量H₂O（g）的作用是

 

．
（4）上表中C₂為

 

mol?L^-1，CO（g）的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）A．任何時(shí)候，正反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；
B．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，溫度一定，容器中壓強(qiáng)始終不變；
C．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度不變；
D．氫氣的生成速率等于水的消耗速率，正逆反應(yīng)速率相等；
（2）由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，據(jù)此判斷△H；
（3）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增大水的濃度，平衡正向移動，增大CO的轉(zhuǎn)化率；
（4）根據(jù)三段式解題法，求出反應(yīng)混合物各組分濃度的變化量、平衡時(shí)各組分的濃度，轉(zhuǎn)化率=

CO的濃度變化

CO的起始濃度

×100%．

解答： 解：（1）A．任何時(shí)候，單位時(shí)間內(nèi)減少CO（g）的濃度等于生成CO₂（g）的濃度，不能說明到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，溫度一定，容器中壓強(qiáng)始終不變，所以壓強(qiáng)不發(fā)生變化，不能說明到達(dá)平衡，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度不變，說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．任何時(shí)候，氫氣的生成速率等于水的消耗速率，不能說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故選：C；
（2）由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動，故△H＜0，故答案為：＜；
（3）在850℃時(shí)向反應(yīng)容器中充入H₂O（g），平衡正向移動，但K值不變；增大水的濃度，平衡正向移動，增大CO的轉(zhuǎn)化率，故答案為：不變；增大CO的轉(zhuǎn)化率；
（4）CO+H₂O（g）?CO₂ +H₂，
起始（mol/L） 0.200 0.300      0   0
反應(yīng)（mol/L） a      a         a   a
平衡（mol/L） 0.200-a 0.300-a  a   a
k=[CO

[CO2]?[H2]

[CO]?[H2O]

=

a×a

(0.200-a)?(0.300-a)

=1，解得a=0.12，
所以c₂=0.300-a=0.18，CO（g）的轉(zhuǎn)化率為

CO的濃度變化

CO的起始濃度

×100%=

0.12

0.200

×100%=60%，
故答案為：0.18；60%．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、平衡移動、平衡狀態(tài)的判斷以及計(jì)算等，難度中等，注意平衡狀態(tài)的判斷，選擇的物理量隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．