Question

2．某温度下在容积固定的密闭容器中，下列反应达到平衡：M（g）+H₂O（g）?N（g）+H₂（g）．

n（M）：n（H2O）	M转化率	H2O转化率
1：1	0.5	0.5
1：2	0.67	0.33
1：3	0.75	0.25

①该反应的平衡常数为1．该温度下，向容器中充入2molM、3mol H₂O、2mol N、1.5molH₂，则起始时该反应速率V_正＞V_逆（填“＞”、“＜”或“=”）
②结合表中数据判断下列说法中正确的是ABD．
A．增加H₂O（g）的量，M的转化率升高而H₂O（g）的转化率降低
B．若M与H₂O（g）的转化率相同时，二者的初始投入量一定相同
C．M和H₂O（g）初始物质的量之比等于二者转化率之比
D．当M与H₂O（g）物质的之比为1：4时，M的转化率为0.8．

Answer 1

分析 ①n（M）：n（H₂O）=1：1，M和H₂O转化率为0.5，对于反应：M（g）+H₂O（g）?N（g）+H₂（g），该反应的平衡常数为K=1．该温度下，向容器中充入2molM、3mol H₂O、2mol N、1.5molH₂，Q_c=$\frac{2×1.5}{2×3}$=0.5＜1，所以平衡正向移动，则起始时该反应速率V_正＞V_逆；
②A．n（M）：n（H₂O）=1：1时，两者的转化率相同，而n（M）：n（H₂O）=1：2时，M转化率增大，水的转化率减小，所以增加H₂O（g）的量，M的转化率升高而H₂O（g）的转化率降低；
B．由n（M）：n（H₂O）=1：1，M和H₂O转化率为0.5，所以M与H₂O（g）的转化率相同时，二者的初始投入量一定相同；
C．由n（M）：n（H₂O）=1：2和n（M）：n（H₂O）=1：3可知，M和H₂O（g）初始物质的量之比不等于二者转化率之比；
D．结合平衡常数进行计算．

解答 解：①n（M）：n（H₂O）=1：1，M和H₂O转化率为0.5，对于反应：M（g）+H₂O（g）?N（g）+H₂（g），该反应的平衡常数为K=1．该温度下，向容器中充入2molM、3mol H₂O、2mol N、1.5molH₂，Q_c=$\frac{2×1.5}{2×3}$=0.5＜1，所以平衡正向移动，则起始时该反应速率V_正＞V_逆，
故答案为：1；＞；
②A．n（M）：n（H₂O）=1：1时，两者的转化率相同，而n（M）：n（H₂O）=1：2时，M转化率增大，水的转化率减小，所以增加H₂O（g）的量，M的转化率升高而H₂O（g）的转化率降低，故A正确；
B．由n（M）：n（H₂O）=1：1，M和H₂O转化率为0.5，所以M与H₂O（g）的转化率相同时，二者的初始投入量一定相同，故B正确；
C．由n（M）：n（H₂O）=1：2和n（M）：n（H₂O）=1：3可知，M和H₂O（g）初始物质的量之比不等于二者转化率之比，故C错误；
D．由计算可知，此温度下反应的平衡常数K=1．设CO与H₂O（g）的初始物质的量浓度分别为1mol/L和4mol/L，达平衡时，CO的△C（CO）为Xmol/L，则根据三段式有：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
          初始：1mol/L       4mol/L          0mol/L        0mol/L
△C：Xmol/L       Xmol/L          Xmol/L        Xmol/L
   平衡：（1-X）mol/L    （4-X）mol/L     Xmol/L        Xmol/L
根据平衡常数K=$\frac{{X}^{2}}{（1-X）（4-X）}$=1，解得：X=0.8mo/L，故 CO的转化率=$\frac{0.8mol/L}{1mol/L}$×100%=80%，故D正确．
故选ABD．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，侧重学生分析能力和计算能力的考查，注意电子守恒及化学平衡常数K的计算与应用，题目难度中等．