Question

【題目】CO2(g)與H2S(g)在高溫的反應為CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)，在620K時將0.1mol的CO2(g)與0.4molH2S加入體積為2.5L的空鋼瓶中，平衡后H2O(g)的體積分數為0.03，將溫度降至610K重復上述實驗，平衡后H2O(g)的體積分數為0.02。

（1）下列可判斷反應達到平衡的是_____________。

a.v正(H2S)=v正(COS) b.容器內壓強不再變化

c.c(H2S)/c(COS)不再變化 d. v正(H2S)=v逆(COS)

（2）620K時H2S的平衡轉化率a=_______%，該反應的平衡常數表達式為K=____________；

（3）該反應的ΔH _____0。（填“>”、“<”或“=”）。

（4）一定可以提高平衡體系中H2O的體積分數，又能加快反應速率的措施是_____________。

a.減少COS的濃度 b.增大H2S濃度 c.加入催化劑 d.增大壓強 e.升溫

（5）610K時平衡后，t時刻往鋼瓶中充入不參與反應的氣體并保持壓強不變而使體積加倍，請畫出從t時刻后一段時間內的速率時間圖像。_______________

Answer 1

【答案】 cd 3.75 > e

【解析】（1）a項，v正(H2S)=v正(COS)，逆反應速率未知，不知道正逆反應速率是否相等，不能判斷反應是否達到平衡，故a錯誤；b項，該反應在恒容容器中進行，且為氣體分子數不變的反應，所以容器內壓強始終不變，不能通過壓強判斷反應是否達到平衡，故b錯誤；該反應只要沒有達到平衡，反應物和生成物的濃度就會發生變化，c(H2S)/c(COS)就會變化，當c(H2S)/c(COS)不再變化時說明反應已經達到平衡，故c正確；d項，用不同物質表示的速率數值之比等化學計量數之比，所以v正(H2S)=v正(COS)，又因為v正(H2S)=v逆(COS)，所以正(COS)=v逆(COS)，反應達到平衡，故d正確。

（2）由化學方程式可得，該反應氣體的物質的量不變，在620K時將0.1mol的CO2(g)與0.4molH2S加入體積為2.5L的空鋼瓶中，H2S的平衡轉化率為a，則平衡后反應的H2S為0.4a，生成的H2O(g)為0.4a，氣體總物質的量仍為0.1mol+0.4mol=0.5mol，因為平衡后H2O(g)的體積分數為0.03(體積分數等于物質的量分數)，所以0.4a÷0.5=0.03，解得：a=0.0375=3.75%。因為化學平衡常數表示各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積與各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積的比值，所以該反應的平衡常數表達式為K=。

（3）因為將溫度降至610K重復上述實驗，平衡后H2O(g)的體積分數為0.02<0.03，所以降溫不利于平衡正向移動，故該反應的正向為吸熱反應，ΔH>0。

（4）a.減少COS的濃度，平衡右移，能提高H2O的體積分數，但反應速率減慢，故a錯誤；b.增大H2S濃度，化學反應速率加快，平衡右移，H2O的物質的量增大，但總物質的量也增大，因此不一定能提高平衡體系中H2O的體積分數，故b錯誤；c.加入催化劑能加快反應速率，但平衡不移動，不能提高平衡體系中H2O的體積分數，故c錯誤；d.增大壓強，不一定能提高平衡體系中H2O的體積分數，也不一定能加快反應速率，例如：充入稀有氣體使壓強增大，不改變反應速率和化學平衡狀態，故d錯誤；e.升溫，化學反應速率加快，因為該反應正向吸熱，所以平衡正向移動，提高了平衡體系中H2O的體積分數，故e正確。

（5）由化學方程式可得，該反應氣體分子數不變，充入不參與反應的氣體并保持壓強不變而使體積加倍，則化學反應速率減慢，平衡不移動，因此速率時間圖像為：。