Question

一氧化碳可用于制甲酸钠，也可以在冶金工业中作还原剂，还可以作气体燃料，如水煤气(一氧化碳和氢气等气体的混合物)。在恒温恒容密闭容器中发生如下反应：CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g)。请回答下列问题：

(1)加快该反应速率的措施是_______________ (写一条即可)。

(2)已知化学键的键能(E)数据如下表：

化学键	H-H	C=O	C≡O( CO)	H-O
E/(kJ/mol)	436	750	1076	463

由此计算生成1 mol CO₂_________(吸收或放出)能量______kJ。

(3)判断该反应达到平衡的依据是______。

A．正、逆反应速率都为零

B．容器内压强不再变化

C．CO、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化

D．单位时间内生成1 mol H₂，同时生成1 mol CO

(4)若该容器的容积为2L，加入0.2mol的CO和0.2mol的H₂O(g)，在一定条件下发生反应，反应中CO₂ 的浓度随时间变化情况如图所示：

①反应到4 min时，H₂O(g)的转化率=_____。

②根据该图数据，反应开始至达到平衡时，CO的平均反应速率v(CO)=_______；反应达平衡时，H₂的体积分数=________。

Answer

升高温度或使用催化剂 吸收 66 CD 40% 0.006mol/(L·min) 30%

【解析】

(1)升高温度、增大浓度、加入催化剂等方法都能加快化学反应速率，所以可以采用升高温度、增大反应物浓度或加入催化剂增大该反应的反应速率；

(2)该反应ΔH=(1076+2×463−750×2−436)kJ/mol=+66kJ/mol，ΔH＞0，反应吸收热量；

(3) 根据化学反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

A．正、逆反应速率相等且不等于0时，达到平衡状态，故A错误；

B．恒温恒容条件下该反应前后气体计量数之和不变，则容器内压强始终不变，不能据此判断平衡状态，故B错误；

C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C正确；

D．单位时间内生成1molH2，同时生成1molCO，同时消耗1molCO，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；

答案选CD；

(4)①根据图知，4min内Δc(CO2)=(0.04−0)mol/L=0.04mol/L，则消耗Δc(H2O)=Δc(CO2)=0.04mol/L，水的转化率=×100%=×100%=40%；

②根据图知，10min时二氧化碳浓度不变，反应达到平衡状态，则10min内v(CO2)= =0.006 mol/(L·min)，根据方程式知，反应开始至达到平衡时，CO的平均反应速率为v(CO)=v(CO2)=0.006 mol/(L·min)；

可逆反应

反应达到平衡状态时，氢气的体积分数等于其物质的量浓度分数=×100%=30%。