Question

某研究小組利用反應CO（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol，制備CO₂與H₂的混合氣體，并進一步研究CO₂與H₂以不同的體積之比混合時在合適條件下的反應情況．請回答下列問題：
（1）850℃時，向一體積為10L的恒容密閉容器中通入一定量的CO（g）和H₂O（g），CO（g）和H₂O（g）的濃度隨時間變化的曲線如圖所示，下列說法正確的是______（填序號）．
A．達到平衡時，氫氣的物質(zhì)的量是0.12mol
B．達到平衡時，反應體系最終會放出49.44kJ熱量
C．從第4min開始，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量才不再變化
D．第6min時，若升高溫度，該反應的化學平衡常數(shù)會減小
（2）850℃時，若向容積為2L的密閉容器中同時充入1.0mol CO、3.0mol H₂O（g）、1.0mol CO₂和x mol H₂，要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是______．
（3）850℃時，若向容積為2L的密閉容器中同時充入1.0mol CO和2.0mol H₂O（g），達  到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率是______（小數(shù)點后保留1位有效數(shù)字）．

Answer 1

（1）A．由圖可知，平衡時△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，濃度變化量之比等于化學計量數(shù)之比，故△c（H₂）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H₂）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A錯誤；
B．生成1.2mol氫氣，通常條件下放出的熱量為41.2kJ×

1.2mol

1mol

=49.44kJ，850℃時該反應的反應熱△H≠-41.2kJ/mol，故B錯誤；
C．由圖可知4min時到達平衡，隨反應進行，混合氣體總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量減小，平均相對分子質(zhì)量增大，平衡時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變化，故C正確；
D．該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數(shù)減小，故D正確；
故選CD．
（2）由圖可知，平衡時CO的濃度為0.08mol/L，則：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）：0.2    0.3       0       0      
變化（mol/L）：0.12   0.12      0.12    0.12
變化（mol/L）：0.08   0.18      0.12    0.12
故平衡常數(shù)k=

0.12×0.12

0.08×0.18

=1，
平衡向正反應方向移動，濃度商小于平衡常數(shù)，即

1×x

1×3

＜1，解得x＜3，
故答案為：x＜3；
（3）令平衡時參加反應的CO為ymol，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol）：1       2       0        0      
變化（mol）：y       y       y        y
變化（mol）：1-y     2-y     y        y 
反應前后氣體體積不變，故

y×y

(1-y)×(2-y)

=1，解得y=

2

3

mol，
故CO的轉(zhuǎn)化率為

2 3 mol

1mol

×100%=66.7%，
故答案為：66.7%．