Question

15．一定溫度下2L的恒容容器甲中，加入2moL碳和2moLCO₂發(fā)生如下反應(yīng)：
C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H＞0測得容器中CO₂的物質(zhì)的量隨時間t的變化關(guān)系如圖所示．
（1）該反應(yīng)的△S＞0（填“＞”、“＜”或“=”）．在較高（ 填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進行．
（2）列式并計算上述溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4.0．（結(jié)果保留一位小數(shù)）
（3）向上述平衡體系中再通入CO₂，則CO₂的轉(zhuǎn)化率減小（填增大、減小、不變、無法確定）．
（4）相同溫度下，2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO₂和4moLCO．開始反應(yīng)時，v（正）＞ v（逆）（填＞、＜、﹦）．
（5）相同溫度下，2L的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO₂，達(dá)到平衡．請在圖中畫出乙容器中CO₂的物質(zhì)的量隨時間t變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖．（注明平衡時CO₂的物質(zhì)的量）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量變化分析；根據(jù)△G=△H-T△S＜0自發(fā)分析判斷；
（2）一定溫度下2L的恒容容器甲中，加入2moL碳和2moLCO₂發(fā)生反應(yīng)，平衡時CO₂為0.76mol，列三段式求出平衡時各氣體的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{c{\;}^{2}（CO）}{c（CO{\;}_{2}）}$計算；
（3）該反應(yīng)中方向為體積增大的方向，再通入2moLCO₂，體系壓強增大，平衡逆移，依此分析轉(zhuǎn)化率；
（4）根據(jù)加入的CO₂和CO的濃度求出Qc=$\frac{c{\;}^{2}（CO）}{c（CO{\;}_{2}）}$，根據(jù)Qc與K的關(guān)系判斷；
（5）向該容器加入4moL碳和4moLCO₂，達(dá)到平衡時CO₂物質(zhì)的量為2moL，由于反應(yīng)物濃度增大，平衡所用時間縮短，據(jù)此作圖．

解答 解：（1）氣體的物質(zhì)的量越大，則體系的熵越大，已知C（s）+CO₂（g）?2CO（g）正方向為氣體物質(zhì)的量增大的方向，所以該反應(yīng)的△S＞0；又△G=△H-T△S＜0自發(fā)，再由△H＞0，△S＞0，所以在較高溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進行，故答案為：＞；較高；
（2）由圖象可知平衡時CO₂為0.76mol；
C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
初始量（mol）：2 2 0
轉(zhuǎn)化量（mol）：1.24 1.24 2.48
平衡量（mol）：0.76 0.76 2.48
則平衡時各氣體物質(zhì)的濃度為：c（CO₂）=$\frac{0.76mol/L}{2L}$=0.38mol/L，c（CO）=$\frac{2.48mol/L}{2L}$=1.24mol/L；
所以K=$\frac{c{\;}^{2}（CO）}{c（CO{\;}_{2}）}$=$\frac{1.24{\;}^{2}}{0.38}$=4.0；
故答案為：4.0；
（3）該反應(yīng)中方向為體積增大的方向，再通入2moLCO₂，體系壓強增大，與原平衡比較，相當(dāng)于平衡逆移，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減�。�
故答案為：減��；
（4）相同溫度下，2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO₂和4moLCO，則開始時c（CO₂）=2mol/L，c（CO）=2mol/L，
Qc=$\frac{c{\;}^{2}（CO）}{c（CO{\;}_{2}）}$=$\frac{2{\;}^{2}}{2}$=2＜K，則反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)正向進行，所以v（正）＞v（逆）；
故答案為：＞；
（5）向該容器加入4moL碳和4moLCO₂，達(dá)到平衡時CO₂物質(zhì)的量為2moL，由于反應(yīng)物濃度增大，平衡所用時間縮短，圖象為：，故答案為：．

點評 本題考查了熵變、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素與化學(xué)平衡圖象等，注意根據(jù)反應(yīng)的特征分析外界條件對平衡的影響，難度中等．