Question

某研究小组利用反应CO（g）+2H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol，制备CO₂与H₂的混合气体，并进一步研究CO₂与H₂以不同的体积之比混合时在合适条件下的反应情况．请回答下列问题：
（1）850℃时，向一体积为10L的恒容密闭容器中通入一定量的CO（g）和H₂O（g），CO（g）和H₂O（g）的浓度随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是______（填序号）．
A．达到平衡时，氢气的物质的量是0.12mol
B．达到平衡时，反应体系最终会放出49.44kJ热量
C．从第4min开始，混合气体的平均相对分子质量才不再变化
D．第6min时，若升高温度，该反应的化学平衡常数会减小
（2）850℃时，若向容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO、3.0mol H₂O（g）、1.0mol CO₂和x mol H₂，要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是______．
（3）850℃时，若向容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO和2.0mol H₂O（g），达  到平衡时，CO的转化率是______（小数点后保留1位有效数字）．

Answer

（1）A．由图可知，平衡时△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，利用浓度变化量之比等于化学计量数之比计算△c（H2），再根据n=cV计算n（H2）；
B．850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol；
C．随反应进行，混合气体总质量不变，总物质的量减小，平均相对分子质量增大，平衡时混合气体的平均相对分子质量不变化；
D．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动；
（2）计算850℃时该反应的平衡常数，用x表示出浓度商Qc，平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数；
（3）令平衡时参加反应的CO为ymol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，根据平衡常数列方程计算y的值，再利用转化率定义计算．
【解析】
（1）A．由图可知，平衡时△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故△c（H2）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H2）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A错误；
B．生成1.2mol氢气，通常条件下放出的热量为41.2kJ×=49.44kJ，850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol，故B错误；
C．由图可知4min时到达平衡，随反应进行，混合气体总质量不变，总物质的量减小，平均相对分子质量增大，平衡时混合气体的平均相对分子质量不变化，故C正确；
D．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数减小，故D正确；
故选CD．
（2）由图可知，平衡时CO的浓度为0.08mol/L，则：
             CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
开始（mol/L）：0.2    0.3       0       0      
变化（mol/L）：0.12   0.12      0.12    0.12
变化（mol/L）：0.08   0.18      0.12    0.12
故平衡常数k==1，
平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数，即＜1，解得x＜3，
故答案为：x＜3；
（3）令平衡时参加反应的CO为ymol，则：
           CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
开始（mol）：1       2       0        0      
变化（mol）：y       y       y        y
变化（mol）：1-y     2-y     y        y 
反应前后气体体积不变，故=1，解得y=mol，
故CO的转化率为×100%=66.7%，
故答案为：66.7%．