Question

在某一容积为5 L的体积不变的密闭容器内，加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H₂O，在催化剂存在和800℃的条件下加热，发生如下反应：CO（g）＋H₂O（g） CO₂（g）＋H₂（g）   ΔH＞0，反应中CO₂的浓度随时间变化情况如图：

（1）根据图上数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为v（CO）＝         mol/（L·min），该温度（800℃）下的平衡常数K＝             。

（2）在体积不变的条件下，改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有        （填字母）

A．升高温度

B．降低温度

C．增大压强

D．减小压强

E．加入催化剂

G．移出一氧化碳气体

（3）如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.2 mol的CO₂和0.2 mol的H₂，在相同的条件下，反应达平衡时，c（CO）＝___________mol/L。

（4）若保持温度和容器的体积不变，在（1）中上述平衡体系中，再充入0.3mol 的水蒸气，重新达到平衡后，H₂O的转化率_____________（填“升高”、“降低”还是“不变”）。

（5）在催化剂存在和800℃的条件下，在某一时刻测得c（CO）＝c（H₂O）＝0.09mol/L,c（CO₂ ）＝c（H₂）＝0.13mol/L,则此反应是否处于平衡状态:             （填“是”或“否”）,若没有处于平衡状态则该反应向             方向移动。（填“正反应”或“逆反应”）

Answer

（1）0.003；K＝1（2）A（3）0.003（4）降低（5）否；逆反应

【解析】

试题分析：：（1）在某一容积为5L的密闭容器内，加入0.3mol的CO和0.3mol的H2O，则起始浓度c（CO）=0.06mol/L，c（H2O）=0.06mol/L，平衡时c（CO2）=0.03mol/L，则

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始浓度/mol•L-1 ：0.06 0.06 0 0

转化浓度/mol•L-1 ：0.03 0.03 0.03 0.03

平衡浓度/mol•L-1 ：0.03 0.03 0.03 0.03

反应开始至达到平衡时，转化的CO为c（CO）=0.03mol/L，

则v（CO）=0.03mol/L÷10min=0.003mol/（L•min）-1；

K= c（CO2）•c（H2）/ c（CO）•c（H2O）=1；

（2）平衡常数只随温度的变化而变化，已知CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＞0，则升高温度平衡正向移动，K增大；故答案为：A；

（3）如果一开始加入0.1mol的CO、0.1mol的H2O、0.2mol的CO2和0.2mol的H2，与开始时加入0.3mol CO和0.3mol H2O为等效平衡，则两种条件下，达到平衡状态时其CO的物质的量浓度相等，所以达到平衡状态时，c（CO）=0.03mol/L；

（4）可逆反应中增大一种反应物的浓度，则另一种反应物的转化率会增大，所以若保持温度和容器的体积不变，在（1）中上述平衡体系中，再充入0.3mol 的水蒸气，重新达到平衡后，CO的转化率升高；增大水蒸气的物质的量使气体总质量增大，由于只增大一种反应物的量平衡正向移动的程度很小，反应新生成的二氧化碳较少，二氧化碳的质量增加不大，所以混合气体中二氧化碳的质量分数会减小；

（5）在催化剂存在和800℃的条件下，在某一时刻测得C（CO）=C（H2O）=0.09mol/L，C（CO2 ）=C（H2）=0.13mol/L，Qc= c（CO2）•c（H2）/ c（CO）•c（H2O）=（ 0.13×0.13）/（ 0.09×0.09）=2.1＞K=1，则反应逆向进行，故答案为：否；逆方向．

考点：考查了反应速率的计算、化学平衡有关计算、化学平衡移动与影响因素、K的应用等