Question

7．在體積為1L的兩個(gè)恒容密閉容器中，分別充入1molCO和1molH₂O（g）的混合氣體，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反應(yīng)物CO的物質(zhì)的量在不同溫度時(shí)物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下表所示，回答下列問題：

	0min	10min	20min	30min	40min	50min
830℃	1mol	0.8mol	0.65mol	0.55mol	0.5mol	0.5mol
1100℃	1mol	0.75mol	0.6mol	0.6mol	0.6mol	0.6mol

（1）1100℃時(shí)，前10min該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率v（CO₂）=0.025mol/（L．min），830℃平衡后CO轉(zhuǎn)化率的為50%．
（2）1100℃時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{4}{9}$，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)（填“吸熱”和“放熱”）．
（3）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是bc．
（a）容器中壓強(qiáng)不變           （b）混合氣體中c（CO）不變
（c）v_逆（H₂）=v_正（H₂O）          （d）c（CO₂）=c（CO）
（4）1100℃時(shí)達(dá)到平衡后，若向容器中再充入2molCO和2molH₂O（g），平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（選填“向正反應(yīng)方向”或“向逆反應(yīng)方向”或“不”），再達(dá)到平衡時(shí)，H₂百分含量不變（選填“增大”或“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算v（CO），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO₂）；
830℃時(shí)40min到達(dá)平衡，平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的CO為1mol-0.5mol=0.5mol，進(jìn)而計(jì)算平衡后CO轉(zhuǎn)化率；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，1100℃時(shí)20min時(shí)反應(yīng)到達(dá)平衡，計(jì)算平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$計(jì)算；
升高溫度，平衡時(shí)CO物質(zhì)的量增大，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
（3）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，注意選擇判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明反應(yīng)到達(dá)平衡；
（4）增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可以等效為增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)不影響平衡移動(dòng)．

解答 解：（1）1100℃時(shí)，前10minv（CO）=$\frac{\frac{1mol-0.75mol}{1L}}{10min}$=0.025mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（CO₂）=v（CO）=0.025mol/（L．min），
830℃時(shí)40min到達(dá)平衡，平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的CO為1mol-0.5mol=0.5mol，平衡后CO轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%，
故答案為：0.025mol/（L．min）；50%；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，20min時(shí)反應(yīng)到達(dá)平衡，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，c（CO）=$\frac{0.6mol}{1L}$=0.6mol/L，則：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）：1      1        0       0
變化（mol/L）：0.4    0.4      0.4     0.4
平衡（mol/L）：0.6    0.6      0.4     0.4
故平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.4×0.4}{0.6×0.6}$=$\frac{4}{9}$，
升高溫度，平衡時(shí)CO物質(zhì)的量增大，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：$\frac{4}{9}$；放熱；
（3）（a）該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的化學(xué)反應(yīng)，所以無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，容器中壓強(qiáng)始終不變，所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
（b）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不變，混合氣體中c（CO）不變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故正確；
（c）v_逆（H₂）=v_正（H₂O）時(shí)，則水的生成速率等于其消耗速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
（d）無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，c（CO₂）與c（CO）都有可能相等，與反應(yīng)初始濃度和轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故錯(cuò)誤；
故選：bc；
（4）1100℃時(shí)達(dá)到平衡后，若向容器中再充入2molCO和2molH₂O（g），反應(yīng)物濃度增大平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可以等效為增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)不影響平衡移動(dòng)，所以再達(dá)到平衡時(shí)，H₂百分含量不變，
故答案為：向正反應(yīng)方向；不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡常數(shù)的計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡移動(dòng)等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，注意平衡狀態(tài)的判斷中只有隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化的物理量才能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)．