Question

在容积为1L的密闭容器内，加入0.1molCO和0.1molH₂O，在催化剂存在的条件下高温加热使其反应．测得CO₂的浓度随时间变化的图象如图：
（1）在该温度下，从反应开始至达到平衡时，CO的平均反应速率为

 

；
（2）该温度下，此反应的化学平衡常数为（可以用分数表示）

 

；
（3）下列改变中，能使平衡向正反应方向移动的是

 

．
A．升高温度                 B．增大压强
C．增大H₂O（g）的浓度       D．减少CO₂（g）的浓度
（4）保持温度不变，若起始时c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.4mol?L^-1．通过计算，判断此时该反应进行的方向并说明理由

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）从反应到达到平衡状态，v（CO₂）=

△C

△t

=

(0.03-0)mol/L

10min

=0.003mol/（L．min），同一可逆反应、同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，据此计算CO的平均反应速率；
（2）该反应方程式为CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），该温度下达到平衡状态时，C（CO₂）=0.03mol/L，二氧化碳和氢气的计量数相等，所以达到平衡时其浓度相等，C（CO₂）=C（H₂）=0.03mol/L，C（CO）=C（H₂O）=

0.1mol-0.03mol/L×1L

1L

=0.07mol/L，化学平衡常数K=

C(CO2)．C(H2)

C(CO)．C(H2O)

；
（3）该反应为反应前后气体计量数之和不变、放热的可逆反应，只有改变温度或浓度才能引起平衡移动；
（4）如果浓度商大于化学平衡常数，则平衡向逆反应方向移动，如果浓度商小于平衡常数，则平衡向正反应方向移动，据此判断．

解答： 解：（1）从反应到达到平衡状态，v（CO₂）=

△C

△t

=

(0.03-0)mol/L

10min

=0.003mol/（L．min），同一可逆反应、同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，v（CO）=v（CO₂）=0.003mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.003mol?L^-1?min^-1；
（2）该反应方程式为CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），该温度下达到平衡状态时，C（CO₂）=0.03mol/L，二氧化碳和氢气的计量数相等，所以达到平衡时其浓度相等，C（CO₂）=C（H₂）=0.03mol/L，C（CO）=C（H₂O）=

0.1mol-0.03mol/L×1L

1L

=0.07mol/L，化学平衡常数K=

C(CO2)．C(H2)

C(CO)．C(H2O)

=

0.03×0.03

0.07×0.07

=

9

49

，故答案为：

9

49

；
（3）A．该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故错误；                 
B．该反应前后气体计量数之和不变，所以压强不影响平衡移动，故错误；
C．增大H₂O（g）的浓度，平衡向正反应方向移动，故正确；       
D．减少CO₂（g）的浓度，平衡向正反应方向移动，故正确；
故选CD；
（4）若起始时c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.4mol?L^-1，C（CO₂）=C（H₂）=0.4mol/L，c（CO）=1mol?L^-1-0.4mol/L=0.6mol/L，c（H₂O）=2mol?L^-1-0.4mol/L=1.6mol/L，浓度商=

0.4×0.4

.6×1.6

=

1

6

＜

9

49

＜K，所以平衡向正反应方向移动，故答案为：
正方向，浓度商=

0.4×0.4

.6×1.6

=

1

6

＜

9

49

＜K，所以该反应向正反应方向进行．

点评：本题考查化学平衡有关计算，同时考查学生分析问题及计算能力，知道反应特点及平衡移动影响因素的关系即可解答，题目难度不大．