Question

2．已知：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol，相同溫度下，在體積均為2L的三個恒溫密閉容器中，加入一定量的反應物發(fā)生反應．相關數據如下：

容器編號	起始時各物質物質的量/mol				達平衡過程體系能量的變化
	n（CO）	n（H2O）	n（CO2）	n（H2）
①	1	4	0	0	放出熱量：32.8 kJ
②	0	0	1	4	熱量變化：Q1
③	1	1	2	1	熱量變化：Q2

下列說法中，不正確的是（　�。�

• A． 若容器①中反應10min達到平衡，0至10min時間內，用CO表示的平均反應速率υ（CO）=4.0×10^-2 mol/（L•min）
• B． 容器③中，開始時υ（CO）_生成＞υ（CO）_消耗
• C． 達平衡過程體系能量的變化：Q₁=4Q₂
• D． 平衡時，①與②容器中CO的體積分數相等

Answer 1

分析 A．根據v=$\frac{△c}{△t}$進行計算；
B．容器①②③溫度相同，故平衡常數相同，正逆反應平衡常數互為倒數，根據三段式計算出容器①的平衡常數，再根據濃度商與平衡常數的大小關系進行判斷；
C．根據平衡常數求出②③中CO₂的物質的量變化量；
D．由B、C可知平衡時，容器①②中CO的物質的量．

解答 解：A．平衡時放出的熱量為32.8 kJ，故參加反應的CO的物質的量為$\frac{32.8}{41}$=0.8mol，故υ（CO）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{10min}$=4.0×10^-2 mol/（L•min），故A正確；
B．容器①中，
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol）：1       4         0       0
變化（mol）：0.8     0.8       0.8     0.8
平衡（mol）：0.2     3.2       0.8     0.8
故平衡常數k=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.8×0.8}{0.2×3.2}$=1，
故容器③中的平衡常數為1，Qc=$\frac{2×1}{1×1}$=2＞1，故平衡逆向移動，故υ（CO）_生成＞υ（CO）_消耗，故B正確；
C．由B可知：容器②中的平衡常數為1，故逆反應的平衡常數也為1，令容器②中CO₂的物質的量變化量為amol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）  1       4         0      0
變化（mol）：a       a         a      a
平衡（mol）：1-a     4-a       a      a
平衡常數k=$\frac{a×a}{（1-a）×（4-a）}$=1，解得a=0.8，
令容器③中CO₂的物質的量變化量為bmol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2       1         1      1
變化（mol）：b       b         b      b
平衡（mol）：2-b    1-b       1+b    1+b
平衡常數k=$\frac{（1+b）×（1+b）}{（2-b）×（1-b）}$=1，解得b=0.2，
故容器②中CO₂的物質的量變化量為0.8mol，③中CO₂的物質的量變化量為0.2mol，故$\frac{{Q}_{1}}{{Q}_{2}}$=$\frac{0.8}{0.2}$=$\frac{4}{1}$，故C正確；
D．由B、C可知：平衡時，容器①中CO的物質的量為0.2mol，容器②中CO的物質的量為0.8mol，故D錯誤；
故選D．

點評 本題考查化學反應速率及平衡常數的相關計算，難度較大．要注意平衡常數的計算方法及應用．