Question

在某一容積為5 L的密閉容器內，加入0.3 mol的CO和0.3 mol的H₂O，在催化劑存在和800℃的條件下加熱，發生如下反應：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g) ΔH>0，反應中CO₂的濃度隨時間變化情況如右圖：

(1)根據圖上數據，反應開始至達到平衡時，
CO的化學反應速率為v(CO)＝             mol/(L·min)^-1，
該溫度下的平衡常數K＝               。
(2)在體積不變的條件下，改變下列條件重新達到平衡時能使平衡常數K增大的有    
（填字母）

A．升高溫度

B．降低溫度

C．增大壓強

D．減小壓強

E．加入催化劑       G．移出一氧化碳氣體
(3)如要一開始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.2 mol的CO₂和0.2 mol的H₂，在相同的條件下，反應達平衡時，c(CO)＝________________mol/L.
(4)若保持溫度和容器的體積不變，在(1)中上述平衡體系中，再充入0.3mol 的水蒸氣，重新達到平衡后，CO的轉化率_______(填“升高”、“降低”還是“不變”)，CO₂的質量分數________(填“升高”、“降低”還是“不變”).
(5)在催化劑存在和800℃的條件下，在某一時刻測得C(CO)=C(H₂O)= 0.09mol/L,
C(CO₂ )=C(H₂)=0.13mol/L ,則此反應是否處于平衡狀態:        (填“是”或“否”),若沒有處于平衡狀態則該反應向            移動。（填“正方向”或“逆方向”）

Answer 1

(1)0.003    1  (2)A     (3)0.03    (4)升高  降低   (5)否   逆方向

解析試題分析：（1）平衡時CO₂濃度為0.03mol/L，v(CO₂)=v(CO)=="0.003" mol/(L·min)^-1。平衡時c(CO)=c(H₂O)=0.03mol/L，c(CO₂)=c(H₂)=0.03mol/L，K= =1。
（2）平衡常數只與溫度有關。該反應是吸熱反應，升高溫度，平衡向右移動，K增大。
（3）=>K，反應向左進行。設平衡時c(CO)=（x+0.02）mol/L，則平衡時c(H₂O)=（x+0.02）mol/L，c(CO₂)=c(H₂)=（0.04－x）mol/L，由K=1得x=0.01。
（4）向（1）平衡體系中再充水蒸氣，CO轉化率升高。（1）平衡時CO₂質量分數==0.478。若起始時充入0.3molCO和0.6molH₂O，由平衡常數不變得平衡時CO₂為0.2mol，質量分數為=0.415。
（5）=>K=1，反應向逆反應方向進行。
考點：化學反應速率 化學平衡常數 勒沙特列原理 化學反應進行的方向
點評：用平衡常數判斷反應進行的方向的方法：某時刻反應物濃度商Q=K，反應是平衡狀態；Q>K，反應向逆反應方向進行；Q<K，反應向正反應方向進行。