Question

【题目】工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)， 某研究小组分别在体积均为2L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其发生反应，相关数据如下：

容器 编号	温度 /℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡的时间/min	达平衡时体系能量的变化/kJ
		CO	H2O	CO2	H2
①	650	1	2	0.4	0.4	5	16.4kJ
②	650	2	4			t1	Q1 kJ
③	900	2	4	1.6	1.6	t2	Q2 kJ

（1）容器③中反应达平衡时，CO的转化率为____________。

（2）容器①中反应达平衡这段时间，化学反应速率v (H2) =_______________。

（3）下列叙述正确的是 _____________（填字母序号）。

a．平衡时，容器①和容器②中CO2的体积分数相等

b．反应达平衡状态时，Q2 > Q1 > 32.8 kJ

c．达到平衡的时间：t2 > t1>2.5 min

d．该反应的热化学方程式可表示为：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝－41 kJ/mol

Answer 1

【答案】80% 0.04mol/(L/min) a

【解析】

(1)由容器③的数据可得，CO的起始量为2mol，达到平衡时消耗量为1.6mol，则其转化率=×100%=80%；

(2)容器①中反应达平衡用时5分钟，则v (H2)=；

(3) a、这是一个反应前后气体的体积相等的化学平衡，所以改变压强平衡不移动。容器②相当于容器①是等比例增大反应物的浓度，即增大压强，该平衡不移动，所以两个容器平衡时各组分的体积分数不变，所以a正确；b、容器②相当于容器①是浓度增大一倍，但平衡不移动，所以容器②的能量变化为容器①的一倍，即Q1= 32.8 kJ，又对比容器①和容器③的数据可知，假设温度的升高，平衡不移动，则容器③平衡时CO2和H2的物质的量为0.8mol，但实际是1.6mol，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，因此能量变化将大于容器②中的能量变化，即Q2 > Q1= 32.8 kJ，所以b错误；c、由于容器②和容器③中物质的起始量相等，但容器③的温度比容器②的高，所以反应速率快，达到平衡所用时间较短，因此t2 < t1，容器①达平衡所用时间为5min，容器②中物质的浓度是容器①的一倍，增大浓度，反应速率加快，所以容器②达平衡所用时间小于5min，因此正确的关系为t2 < t1<5 min，所以c错误；d、根据容器①和容器③的数据，可计算出二者的平衡常数分别是K1=1/6，K3=8/3，由于平衡常数只与温度和物质的性质有关，与物质的浓度等无关，随着温度的升高，平衡常数增大，即化学平衡向正向移动，说明正反应为吸热反应，由容器①的能量变化可知，该反应的△H＝+ ，则该反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝+41 kJ/mol，故d错误。本题正确答案为a。