Question

在某一容積為5L的密閉容器內(nèi)，加入0.2mol CO和0.2mol H₂O，在催化劑存在的條件下高溫加熱，發(fā)生如下反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H（g）△H＞0，反應中CO₂的濃度隨時間變化情況如圖所示：
（1）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，反應開始至達到平衡時，CO的化學反應速率為

0.003mol/（L．min）

，反應達平衡時，c（H₂）=

0.03mol/L

．
（2）判斷該反應達平衡的依據(jù)是

①③

（填序號）．
①CO減少的速率和CO₂減少的速率相等        
②CO、H₂O、CO₂、H₂等濃度都相等
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化   
④該條件下正、逆反應速率都為零
（3）如果一開始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的CO₂和0.1mol的H₂，在相同條件下，反應達平衡時，c（H₂O）=

0.01mol/L

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)v=

△C

△t

計算二氧化碳的平均反應速率，再結合同一時間段內(nèi)同一可逆反應中，各物質的反應速率之比等于其計量數(shù)之比計算一氧化碳的平均反應速率；反應達到平衡狀態(tài)時，二氧化碳的物質的量濃度等于氫氣的物質的量濃度；
（2）化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變；
（3）如果一開始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的CO₂和0.1mol的H₂，與開始時加入0.2mol CO和0.2mol H₂O為等效平衡，則兩種條件下，達到平衡狀態(tài)時其水的物質的量濃度相等．

解答：解：（1）v（CO₂）=

△C

△t

=

0.03mol/L

10min

=0.003mol/（L．min），同一時間段內(nèi)同一可逆反應中，各物質的反應速率之比等于其計量數(shù)之比計算一氧化碳的平均反應速率，所以v（CO）=v（CO₂）=0.003mol/（L．min）；反應達到平衡狀態(tài)時，c（CO₂）=c（H₂）=0.03mol/L，
故答案為：0.003mol/（L．min）；0.03mol/L；
（2）化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，
①CO減少的速率和CO₂減少的速率相等，該反應的正逆反應速率相等，所以該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；        
②根據(jù)圖象知，該反應達到平衡狀態(tài)時，c（CO₂）=c（H₂）=0.03mol/L，則c（CO）=c（H₂O）=

0.2mol

5L

-0.03mol/L=0.01mol/L，當CO、H₂O、CO₂、H₂等濃度都相等時，該反應未達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化時，該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；   
④該條件下，可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等但不等于0，故錯誤；
故選①③；
（3）如果一開始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的CO₂和0.1mol的H₂，與開始時加入0.2mol CO和0.2mol H₂O為等效平衡，則兩種條件下，達到平衡狀態(tài)時其水的物質的量濃度相等，所以達到平衡狀態(tài)時，c（H₂O）=

0.2mol-0.03mol/(L．min)×10min×5L

5L

=

0.2mol

5L

-0.03mol/L=0.01mol/L，
故答案為：0.01mol/L．

點評：本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、平衡濃度的計算等知識點，明確可逆反應平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)、反應速率的計算公式即可解答，正確理解等效平衡，為學習難點．