Question

（12分）一定温度下2升的恒容容器甲中，加入2moL碳和2moLCO₂发生如下反应： C(s)+CO₂(g)  2CO(g)  △H＞0，测得容器中CO₂的物质的量随时间t的变化关系如图所示。

（1）该反应的ΔS     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。在     （填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。

（2）列式并计算上述温度下此反应的平衡常数K                  。

（结果保留一位小数）

（3）向上述平衡体系中再通入CO₂，则CO₂的转化率       （填增大、减小、不变、无法确定）。

（4）相同温度下，2升的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO₂，达到平衡。请在图中画出乙容器中CO₂的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图。（注明平衡时CO₂的物质的量）

（5）相同温度下，2升的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO₂和4moLCO。开始反应时

V(正)          V(逆)（填＞、 ＜、﹦）。

Answer

（1）>   较高（2分,各1分）  （2）K=c2(CO)/C(CO2)=1.242/0.38=4.0 (3分)

（3）减少（2分）   （4）如图 （3分）（起点、终点、平衡线各1分）

          （5）＞（2分）

【解析】根据方程式可知，该反应是熵值增加的，由于反应是吸热反应，所以根据△G＝△H－T·△S可知，要使反应自发进行，则需要在高温下。

（2）平衡时CO2的物质的量是0.67mol，则消耗CO2是1.24mol，所以生成CO是2.48mol，因此CO2和CO的浓度分别是0.38mol/L和1.24mol/L，所以K＝c2(CO)/c(CO2)=1.242/0.38=4.0

（3）增大CO2的浓度，则平衡向正反应方向一定，但CO2的转化率降低。

（4）由于CO2的浓度增大，所以反应速率快，达到的平衡的时间减少。设消耗CO2设xmo，则生成CO设2xmol，所以有K＝c2(CO)/c(CO2)＝x2/(2－0.5x)＝4，解得x＝2mol，所以图像为（见答案）。

（5）由于此时c2(CO)/c(CO2)＝22/2＝2＜4，所以反应向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率。