Question

一定温度下2 L的恒容容器甲中,加入2 mol碳和2 mol CO₂发生如下反应: C(s)+CO₂(g) 2CO(g)　ΔH>0,测得容器中CO₂的物质的量随时间t的变化关系如图所示。

(1)该反应的ΔS　　0(填“>”、“<”或“=”)。在　　　　(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。 
(2)列式并计算上述温度下此反应的平衡常数　　　　　　　　　　　(结果保留一位小数)。 
(3)向上述平衡体系中再通入CO₂,则CO₂的转化率　　　　(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)。 
(4)相同温度下,2 L的恒容容器乙中加入4 mol碳和4 mol CO₂,达到平衡。请在图中画出乙容器中CO₂的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图。(注明平衡时CO₂的物质的量)
(5)相同温度下,2 L的恒容容器丙中加入4 mol碳、4 mol CO₂和4 mol CO。开始反应时v_正　　　　 v_逆(填“>”、“<”或“=”)。 

Answer 1

(1)>　较高　
(2)K=c²(CO)/c(CO₂)=1.24²/0.38≈4.0
(3)减小
(4)

(5)>

(1)根据方程式可知,该反应是熵值增加的,由于反应是吸热反应,根据ΔG=ΔH-TΔS,要使该反应自发进行,ΔG<0,则需要在高温下。
(2)平衡时CO₂的物质的量是0.76 mol,则消耗CO₂是(2-0.76) mol="1.24" mol,所以生成CO是2.48 mol,因此CO₂和CO的浓度分别是0.38 mol/L和1.24 mol/L,所以K=c²(CO)/c(CO₂)=1.24²/0.38≈4.0。
(3)增大CO₂的浓度,则平衡向正反应方向移动,但CO₂的转化率降低。
(4)由于CO₂的浓度增大,所以反应速率加快,达到平衡的时间减少。设消耗CO₂ x mol,则生成CO为2x mol,所以有K=c²(CO)/c(CO₂)=x²/(2-0.5x)=4.0,解得x="2" mol,据此可画出示意图。
(5)由于此时c²(CO)/c(CO₂)=2²/2=2<4.0,所以反应向正反应方向移动,则正反应速率大于逆反应速率。