Question

18．在某一容積為5L的密閉容器內，加入 0.2mol的CO和0.2mol的H₂O，在催化劑存在和800℃的條件下加熱，發(fā)生如下反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H＞0反應中CO₂的濃度隨時間變化情況如下圖：
（1）根據(jù)上圖數(shù)據(jù)，反應開始至達到平衡時，CO₂的化學反應速率為v（CO₂）=0.03mol/（L•min）；反應達平衡時，c（H₂O）=0.01 mol/L，該溫度下的平衡常數(shù)K=9．
（2）判斷該反應達到平衡的依據(jù)是②④．
①正、逆反應速率都為零
②CO減少的化學反應速率和CO₂減少的化學反應速率相等
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都相等
④CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（3）如要一開始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的CO₂和0.1mol的H₂，在相同的條件下，反應達平衡時，c（H₂）=0.03mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算二氧化碳的反應速率，根據(jù)三段式計算平衡時各物質的濃度，再根據(jù)化學平衡常數(shù)概念帶入濃度計算化學平衡常數(shù)k；
（2）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量不變、物質的量濃度不變以及由此引起的一系列物理量不變；
（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0.3mol CO和0.3mol H₂O為等效平衡，所以平衡時c（H₂）相同．

解答 解：（1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.03mol/L-0}{10min}$=0.003mol/（L•min）；由圖知道平衡時二氧化碳的濃度為0.03mol/L，則反應消耗H₂O的濃度0.03mol/L，平衡時H₂O的濃度為：$\frac{0.2mol}{5L}$-0.03mol/L=0.01mol/L；
根據(jù)三段式：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L）0.04     0.04            0             0
轉化量（mol/L）0.03     0.03           0.03        0.03
平衡量（mol/L）0.01     0.01           0.03        0.03
則平衡常數(shù)k=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.03×0.03}{0.01×0.01}$=9，
故答案為：0.03；  0.01；  9；
（2）①正、逆反應速率都為零，該反應沒有開始，所以一定沒有達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
②CO減小的化學反應速率和CO₂減小的化學反應速率相等，正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都相等，該反應不一定達到平衡狀態(tài)，與反應物初始濃度及轉化率有關，故錯誤；
④CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，該反應正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)，故正確．
故答案為：②④；
（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0.3mol CO和0.3mol H₂O為等效平衡，則兩種條件下，達到平衡狀態(tài)時其H₂的物質的量濃度相等，所以達到平衡狀態(tài)時，c（H₂）=0.03mol/L．
故答案為：0.03．

點評 本題考查化學平衡影響因素、反應方向判斷、化學平衡常數(shù)計算、等效平衡等知識點，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，題目難度不大．