Question

【題目】氫氣是一種清潔能源。可由CO和水蒸氣反應制備，其能量變化如圖所示。

（1）該反應為可逆反應。在800℃時，若CO的起始濃度為2.0mol·L-1，水蒸氣的起始濃度為3.0mol·L-1，達到化學平衡狀態后，測得CO2的濃度為1.2mol·L-1，則此反應的平衡常數為___，隨著溫度升高該反應的化學平衡常數的變化趨勢是___。(填“變大”、“變小”或“不變”)

（2）某溫度下，該反應的平衡常數為K=。該溫度下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中投入H2O(g)和CO(g)，其起始濃度如下表所示。下列判斷不正確的是（________）

起始濃度	甲	乙	丙
c(H2O)/mol·L-1	0.010	0.020	0.020
c(CO)/mol·L-1	0.010	0.010	0.020

A.反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢

B.平衡時，甲中和丙中H2O的轉化率均是25%

C.平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.015mol·L-1

D.平衡時，乙中H2O的轉化率大于25%

（3）一定條件下，可逆反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，達到平衡后：

①加催化劑，v(正)、v(逆)都發生變化，且變化的倍數___(填“相等”或“不相等”)。

② 縮小體積使體系壓強增大，則v(正)__，v(逆)__(填“增大”、“減小”或“不變”)，v(正)變化的倍數___v(逆)變化的倍數(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③恒溫恒壓，再通入一定量的He，達到新平衡時，N2的轉化率__，c(H2)將__(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】1 變小 CD 相等 增大 增大 大于 減小 減小

【解析】

(1)根據三段式計算化學平衡常數K，該反應的正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動；

(2)A．反應開始時，反應物濃度越大，反應速率越大；B．該反應前后氣體計量數之和不變，增大壓強，平衡不移動，根據三段式，結合化學平衡常數K=計算判斷；C．該反應前后氣體計量數之和不變，增大壓強，平衡不移動；D．乙與甲相比較，相當于在甲的基礎上通入H2O；據此分析判斷；

(3)①催化劑能同等程度的改變正逆反應速率；②縮小體積使體系壓強增大，v(正)、v(逆)都增大，平衡正向移動；③恒溫恒壓，再通入一定量的He，容器體積增大，相當于壓強減小，據此分析解答。

(1) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

開始(mol/L) 2.0 3.0 00

反應(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2

平衡(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2

化學平衡常數K===1，該反應的正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，化學平衡常數減小，故答案為：1；變小；

(2)A．反應開始時，反應物濃度越大，其反應速率越大，丙中反應物濃度最大、甲中反應物濃度最小，則化學反應速率丙中最快、甲中最慢，故A正確；

B．該反應前后氣體計量數之和不變，增大壓強平衡不移動，設甲中參加反應的c(H2O)=xmol/L，

CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)

開始(mol/L) 0.010 0.010 0 0

反應(mol/L) x x x x

平衡(mol/L) 0.010-x 0.010-x x x

化學平衡常數K==，x=0.0025，水的轉化率=×100%=25%，丙與甲相比，相當于甲縮小體積變為原來體積的一半，增大壓強，平衡不移動，則甲丙中水的轉化率相等，均為25%，故B正確；

C．丙與甲相比，相當于甲縮小體積變為原來體積的一半，增大壓強，平衡不移動，平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，為0.0025mol/L×2=0.005mol/L，故C錯誤；

D．乙與甲相比較，相當于在甲的基礎上通入H2O，則水的轉化率下降，平衡時，乙中的水的轉化率小于25%，故D錯誤；

故答案為：CD；

(3)①催化劑能同等程度的改變正、逆反應速率，加催化劑，則v(正)、v(逆)都發生變化，且變化的倍數相等，故答案為：相等；

②縮小體積使體系壓強增大，單位體積內活化分子個數增大，v(正)、v(逆) 都增大，但平衡正向移動，v(正)變化的倍數大于v(逆)變化的倍數，故答案為：增大；增大；大于；

③恒溫恒壓，再通入一定量的He，容器的體積增大，相當于反應體系的壓強減小，平衡逆向移動，達到新平衡時，N2的轉化率減小，c(H2)將減小，故答案為：減小；減小。