Question

（21分）2012年8月24日，武汉市一家有色金属制造厂发生氨气泄露事故。已知在一定温度下，合成氨工业原料气H₂制备涉及下面的两个反应：

C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)；

CO(g)＋H₂O(g) H₂(g)＋CO₂(g)。

（1）判断反应CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)达到化学平衡状态的依据是_____  ___。

A．容器内压强不变           

B．混合气体中c(CO)不变

C．v_正(H₂)＝v_逆(H₂O)  D．c(CO₂)＝c(CO)

（2）在2 L定容密闭容器中通入1 mol N₂(g)和3 mol H₂(g)，发生反应：3H₂(g)＋N₂(g) 2NH₃(g)，ΔH＜0，测得压强－时间图像如图甲，测得p₂＝0.6p₁，此时温度与起始温度相同，在达到平衡前某一时刻(t₁)若仅改变一种条件，得到如乙图像。

①若图中c＝1.6 mol，则改变的条件是________(填字母)；

②若图中c＜1.6 mol，则改变的条件是_   __(填字母)；此时该反应的平衡常数_____(填“增大”、“减小”、“不变”)

A．升温  B．降温   C．加压   D．减压   E．加催化剂

（3）如图甲，平衡时氢气的转化率为________。

（4）工业上可利用如下反应：H₂O (g)＋CH₄ (g) CO(g)＋3H₂(g)制备CO和H₂。在一定条件下1 L的密闭容器中充入0.3 mol H₂O和0.2 mol CH₄，测得H₂(g)和CH₄(g)的物质的量浓度随时间变化曲线如下图所示：0～4 s内，用H₂ (g)表示的反应速率为____________，用CO(g)表示的反应速率为__________。

Answer

（1）BC （2） ①E ②A 减小

（3）80% （4）0.075 mol/(L·s) 0.025 mol/(L·s)

【解析】

试题分析：（1）A、反应前后气体的物质的量不变，温度一定，容器中压强始终不变，故压强不变，不能说明到达平衡状态，故A错误；B、反应达到平衡状态时，各物质的浓度不变，混合气体中c（CO）不变说明到达平衡状态，故B正确；C、v （H2）正=v （H2O）逆，不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，说明到达平衡状态，故C正确；D、平衡时二氧化碳与一氧化碳的浓度与转化率有关，c（CO2）=c（CO）不能说明到达平衡，故D错误。

（2） 设转化的N2物质的量为x，3H2（g）+N2（g）⇌2NH3（g），

投料 3mol 1 mol 0

转化量 3x x 2 x

平衡量 3-3x 1-x 2x

反应前后的压强比等于物质的量比，即（4-2x）：4=0.6，解得x=0.8mol。

①若图中c=1.6mol，则平衡没移动，但速率加快，所以改变的条件是使用催化剂， 则E项正确。

②若图中c＜1.6mol，则平衡逆向移动，且速率加快，只能升高温度；该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向吸热的方向移动，即逆向移动，所以平衡常数减小。

（3） 3H2（g）+N2（g）⇌2NH3（g），

投料 3mol 1 mol 0

转化量 3x x 2x

平衡量 3-3x 1-x 2x

反应前后的压强比等于物质的量比即（4-2x）：4=0.6，x=0.8，所以平衡时氢气的转化率为2.4mol÷3mol×100%=80%。

（4）v（H2）=0.3mol/L÷4s=0.075 mol/(L·s)，而v（CO）=v（CH4）=0.1mol/L÷4s=0.025 mol/（L•s）。

考点：本题考查化学反应速率、化学平衡的判断、化学平衡移动、图像的分析、化学平衡的计算。