Question

【題目】氫能是極具發展潛力的清潔能源，氫氣的開發和綜合利用是目前全球重要的科研項目之一。回答下列問題：

（1）T℃時，向體積均為1L的甲、乙兩個恒容容器中分別加入足量碳和0.1molH2O（g），發生反應：H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g) △H＞0。甲容器控制絕熱條件，乙容器控制恒溫條件，兩容器中壓強隨時間的變化如圖所示。

①圖中代表甲容器的曲線為__（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。

②下列關于甲容器反應體系的說法錯誤的是__。

A．當水蒸氣的體積分數不再發生變化，反應達到平衡狀態

B．從密閉容器中分離出部分固體碳，H2的體積分數減小

C．縮小容器體積，平衡逆向移動，平衡常數減小

D．向平衡體系中充入少量水蒸氣，再次平衡后，容器中c(CO)增大

③乙容器中，從反應開始到達平衡，v(H2O)=__molL-lmin-l；T℃下，該反應的平衡常數Kp=___（用含p的代數式表示）。

（2）對于反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，速率方程v═kcm(A)cn(B)，k為速率常數（只受溫度影響），m+n為反應級數。已知H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)，CO的瞬時生成速率=kcm(H2)c(CO2)2。一定溫度下，控制CO2起始濃度為0.25molL-1，改變H2起始濃度，進行以上反應的實驗，得到CO的起始生成速率和H2起始濃度呈如圖所示的直線關系。

①該反應的反應級數為__。

②速率常數k=__。

③當H2的起始濃度為0.2molL-1，反應進行到某一時刻時，測得CO2的濃度為0.2molL-1，此時CO的生成瞬時速率v=__molL-ls-1。

Answer 1

【答案】Ⅱ BD 0.01 3.2p 3 60 0.5625

【解析】

(1)①該反應為吸熱反應，甲容器絕熱條件下體系溫度降低，反應速率低，達平衡所需時間長，平衡逆向移動，體系壓強降低；

②A．水蒸氣體積分數不變，即各物質濃度不變；

B．固體無濃度，不改變平衡移動；

C．縮小容器體積，壓強增大，平衡逆移，絕熱情況下體系溫度升高，平衡常數減小；

D．向平衡體系中充入少量水蒸氣，根據勒夏特列原理分析；

③列三段式：

壓強與物質的量成正比，，解出x，根據v(H2O)==進行計算，平衡常數K=；

(2)①根據N2的瞬時生成速率v=kcm(H2)c2(CO2)與H2起始濃度呈直線關系進行分析；

②將圖象上的點（0.4，1.5）代入瞬時速率中即可得結果；

③由于CO2起始濃度為0.25molL-1，反應進行到某一時刻時，測得CO2的濃度為0.2molL-1，△c(CO2)=(0.25-0.2)mol/L=0.05mol/L，△c(H2)=△c(CO2)=0.05mol/L，結合瞬時速率公式進行計算。

(1)①甲容器控制絕熱條件，該反應吸熱，體系溫度低，轉化率低，產生氣體總量少，壓強較小，則圖中代表恒容絕熱密閉容器的曲線為Ⅱ；

②A．該反應前后氣體體積不相等，當水蒸氣的體積分數不再發生變化時，反應達到平衡狀態，故A正確；

B．碳是固體，平衡時從密閉容器中分離出部分固體碳，不影響平衡體系，各氣體的體積分數不變，故B錯誤

C．甲容器控制絕熱條件，該反應吸熱，壓縮體積，壓強增大，體系溫度升高，平衡逆向移動，平衡常平衡常數減小，故C正確；

D．向平衡體系中充入少量水蒸氣，根據勒夏特列原理知容器中c(CO)降低，故D錯誤；

答案選BD；

③乙容器為恒溫恒容密閉容器，曲線Ⅰ代表該容器的變化，設平衡時水蒸氣的物質的量為x，8min達到平衡，壓強變為原來的1.8倍，列三段式：

，解得x=0.02，v(H2O)==0.01 molL-1min-1；該反應的平衡常數Kp==3.2p。

(2)①根據CO的瞬時生成速率v=kcm(H2)c2(CO2)與H2起始濃度呈直線關系可知，m=1，該反應的反應級數為1+2=3；

②將圖象上的點（0.4，1.5）代入v=kc(H2)c2(CO2)中有：1.5=0.4×k×0.252，即k=60；

③由于CO2起始濃度為0.25molL-1，反應進行到某一時刻時，測得CO2的濃度為0.2molL-1，△c(CO2)=（0.25-0.2）mol/L=0.05mol/L，△c(H2)=△c(CO2)=0.05mol/L，H2的瞬時濃度為c(H2)=(0.2-0.05)mol/L=0.15mol/L，此時CO的生成瞬時速率v=60×0.15×0.252=0.5625。