Question

3．在某一容積為5L的密閉容器內(nèi)，加入 0.3mol的CO和0.3mol的H₂O，在催化劑存在和800℃的條件下加熱，發(fā)生如下反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；
反應(yīng)中CO₂的濃度隨時(shí)間變化情況如圖：
（1）根據(jù)圖上數(shù)據(jù)，反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)，CO的化學(xué)反應(yīng)速率為v（CO）=0.003 mol/（L•min）；該溫度下的平衡常數(shù)K=1．
（2）不能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)是①②④．（填序號(hào)）
①CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都相等            ②正、逆反應(yīng)速率都為零
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化    ④混合氣體的密度不再發(fā)生變化
（3）如要一開(kāi)始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.2mol的CO₂和0.2mol的H₂，在相同的條件下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（CO）=0.03mol/L．
（4）427℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為9.4，請(qǐng)結(jié)合（1）中的計(jì)算結(jié)果回答，如果升高溫度該反應(yīng)平衡向
逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）先計(jì)算二氧化碳反應(yīng)速率，再根據(jù)同一反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO）；
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始（mol/L）0.06  0.06      0       0
反應(yīng)（mol/L）0.03  0.03     0.03    0.03
平衡（mol/L）0.03  0.03     0.03    0.03
該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；
（2）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的一系列物理量不變；
（3）溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c（CO）；
（4）升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答 解：（1）v（CO₂）=$\frac{0.03mol/L-0}{10min}$=0.003mol/（L．min），再根據(jù)同一反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比得v（CO）v（CO₂）=0.003mol/（L．min）；
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始（mol/L）0.06  0.06      0       0
反應(yīng)（mol/L）0.03  0.03     0.03    0.03
平衡（mol/L）0.03  0.03     0.03    0.03
該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.03×0.03}{0.03×0.03}$=1，
故答案為：0.003；1；
（2）①CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都相等，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；           
②可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等但不為零，故錯(cuò)誤；
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
④反應(yīng)前后混合氣體質(zhì)量不變、容器體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，不能根據(jù)密度確定平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
故選 ①②④；
（3）設(shè)平衡時(shí)c（CO）為xmol/L，
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始（mol/L）0.02  0.02      0.04    0.04
反應(yīng)（mol/L）0.02-x 0.02-x   0.02-x  0.02-x
平衡（mol/L）x      x        0.06-x  0.06-x
溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，所以化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{（0.06-x）．（0.06-x）}{x．x}$=1，
x=0.03，
故答案為：0.03；
（4）800℃時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K為1，427℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為9.4，說(shuō)明升高溫度平衡常數(shù)減小，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，所以平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，
故答案為：逆反應(yīng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算及化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，為高頻考點(diǎn)，利用三段式法分析解答是解本題關(guān)鍵，注意：化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，題目難度不大．