Question

2．在一體積為10L的密閉容器中，通入一定量的CO和H₂O，在850℃發(fā)生反應(yīng)生成CO₂和H₂并放出熱量，CO和H₂O濃度變化如圖：
（1）寫出該反應(yīng)的化學方程式：CO+H₂OCO₂+H₂
（2）0-4min的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.03mol/（L•min）．
（3）850℃時，平衡常數(shù)K=1．
（4）850℃時，若向該容器中充入1.0mol CO、3.0mol
H₂O，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為75%．
（5）能判斷該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是bcf（填選項序號）．
a．容器中壓強不變  b．混合氣體中c（CO）不變 c．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）d．c（CO₂）=c（CO）
e．容器中氣體密度不變    f．1mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵．

Answer 1

分析 （1）CO和H₂O，在850℃發(fā)生反應(yīng)生成CO₂和H₂，根據(jù)元素守恒書寫化學方程式；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$進行計算；
（3）由圖可知，平衡時c（CO）=0.08mol/Lc，（H₂O）=0.18mol/L，則平衡時c（CO₂）=c（H₂）=△c（H₂O）=0.3mol/L-0.18mol/L=0.12mol/L，代入平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）×c（H{\;}_{2}）}{c（CO）×c（H{\;}_{2}O）}$計算；
（4）設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為x，則轉(zhuǎn)化的CO為x mol，則：
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      3        0      0
變化量（mol）：x       x         x      x
平衡量（mol）：1-x     3-x       x      x
反應(yīng)氣體氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)可求得x的值，據(jù)此計算轉(zhuǎn)化率；
（5）平衡標志是正逆反應(yīng)速率相同，各個組分含量保持不變，結(jié)合反應(yīng)特征分析選項；

解答 解：（1）CO和H₂O，在850℃發(fā)生反應(yīng)生成CO₂和H₂，反應(yīng)的方程式為CO+H₂OCO₂+H₂，
故答案為：CO+H₂OCO₂+H₂；
（2）v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（0.20-0.080）mol/L}{4min}$=0.03 mol/（L．min），
故答案為：0.03；
（3）由圖可知，平衡時c（CO）=0.08mol/Lc，（H₂O）=0.18mol/L，則平衡時c（CO₂）=c（H₂）=△c（H₂O）=0.3mol/L-0.18mol/L=0.12mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）×c（H{\;}_{2}）}{c（CO）×c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1，
故答案為：1；
（4）設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為x，則轉(zhuǎn)化率的CO為x mol，則：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      3        0       0
變化量（mol）：x       x        x       x
平衡量（mol）：1-x     3-x      x       x
反應(yīng)氣體氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，則K=$\frac{x×x}{（1-x）×（3-x）}$=1，解得x=75%，
故答案為：75%；
（5）CO（g）+H₂ O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H＜0，反應(yīng)是氣體體積不變的放熱反應(yīng)，結(jié)合平衡移動原理分析選項，當正逆反應(yīng)速率相同反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；
a．反應(yīng)前后氣體體積不變，混合氣體的壓強在反應(yīng)過程中和平衡狀態(tài)下始終不變，所以不能判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體中c（CO）不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故b正確； 
c．v_正（H₂）=v_逆（H₂O），說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故c正確；
d．c（CO）與c（CO₂）的比值和起始量、變化量有關(guān)，比值不變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
f．1mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵，說明正逆反應(yīng)速率相等，故選bcf．

點評 本題考查了化學反應(yīng)速率、化學平衡常數(shù)概念的計算應(yīng)用，平衡標志的理解分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目較簡單．本題考查化學平衡計算，涉及平衡常數(shù)計算及應(yīng)用，難度中等，注意化學平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應(yīng)進行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進行的方向，4、計算轉(zhuǎn)化率等．