Question

将一定量的H₂O(g)和CO(g)分别通入到一体积为2 L的恒容密闭容器中进行反应：H₂O(g)＋CO(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到以下三组数据，据此回答下列问题：

实验组	温度	起始量	平衡量	达到平衡所需时间
H2O	CO	H2	CO
1	650℃	1 mol	2 mol	0.8 mol	1.2 mol	5 min
2	900℃	0.5 mol	1 mol	0.2 mol	0.8 mol	3 min
3	900℃	a	b	c	d	t

（1）①由以上数据，实验1中以v(CO₂)表示反应速率为_______，以α(CO)表示转化率为_____。

②该反应在650℃时平衡常数数值为_________，该反应的逆反应为_________ (填“吸”或“放”)热反应。

③若实验3和实验2中CO的百分含量相同，且t<3 min，则a、b应满足的关系是_______。

（2）下图1、2表示上述反应在时刻t₁达到平衡，在时刻t₂因改变某个条件而发生变化的情况：

①图1中时刻t₂发生改变的条件可能是____________(写一条即可，下同)。

②图2中时刻t₂发生改变的条件可能是______________________________________。

（3）在850 ℃时，其平衡常数K＝1，850 ℃时在该容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H₂O、1.0 mol CO₂、5.0 mol H₂，此时反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行，平衡时CO₂的物质的量为__________。

Answer

（1）①0.16mol/（L•min）②2.67；吸；③b=2a，a＞0.5（或使用催化剂）．（2）①加入催化剂或缩小容器体积②通H2O（g）或降温或减小H2浓度（3）逆反应，0.8mol

【解析】（1）①根据方程式可知v（CO）=v（CO2），则v（CO2）=v（CO）==0.16mol/（L•min），故答案为：0.16mol/（L•min）；

②H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始 1mol/L 2mol/L 0 0

转化 0.8mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l 0.8mol/l

平衡 0.2mol/L 1.2mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l

根据K=计算可得该反应在650℃时平衡常数数值为K===2.67，实验1中CO的转化率为×100%=40%，实验2中CO的转化率为×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热，逆反应为吸热反应；

③反应前后气体体积不变，实验2相似的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），为等效平衡，满足CO（g）与H2O（g）的物质的量为1：2，即a：b=1：2，b=2a，由于到达平衡时间t＜3min，所以速率较实验2快，故a＞0.5（或使用催化剂）．

（2）①图1中，t2正逆反应速率同时同等程度增大，由于反应前后气体物质的量相同，增大压强化学平衡不发生移动，即正逆反应速率变化程度相同，所以外界条件的改变为加入催化剂或缩小容器体积，故答案为：加入催化剂或缩小容器体积；

②图2中时刻t2CO2浓度增大，CO浓度减小，即化学平衡向右移动，又由于在t2时，二者浓度不变，即压强不变，或者说，不是因为压强变化而导致平衡的移动，只能为温度的影响，或为H2O（g）或H2浓度的影响，所以条件为通H2O（g）或降温或减小H2浓度，故答案为：通H2O（g）或降温或减小H2浓度．

（3）设反应时转化了CO2xmol/L

H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始 （mol/L） 3 1 1 5

转化 （mol/L） x x x x

平衡 （mol/L） 3+x 1+x 1﹣x 5﹣x

Qc===＞K，所以平衡向逆反应方向进行；

根据K==1，可解得x=0.2，所以平衡时CO2的物质的量为（1mol/L﹣0.2mol/L）×1L=0.8mol，故答案为：逆反应，0.8mol；

【点评】本题主要考查了平衡常数的计算及运用平衡常数判断平衡移动方向和反应的热效应和影响平衡移动的条件等，有一定的综合性，中等难度，解题时要注意灵活运用三段式进行计算．