Question

在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.3 mol的CO和0.3 mol的H₂O，在催化剂存在和800℃的条件下加热，发生如下反应：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g) ΔH>0，反应中CO₂的浓度随时间变化情况如右图：

(1)根据图上数据，反应开始至达到平衡时，
CO的化学反应速率为v(CO)＝             mol/(L·min)^-1，
该温度下的平衡常数K＝               。
(2)在体积不变的条件下，改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有    
（填字母）

A．升高温度

B．降低温度

C．增大压强

D．减小压强

E．加入催化剂       G．移出一氧化碳气体
(3)如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.2 mol的CO₂和0.2 mol的H₂，在相同的条件下，反应达平衡时，c(CO)＝________________mol/L.
(4)若保持温度和容器的体积不变，在(1)中上述平衡体系中，再充入0.3mol 的水蒸气，重新达到平衡后，CO的转化率_______(填“升高”、“降低”还是“不变”)，CO₂的质量分数________(填“升高”、“降低”还是“不变”).
(5)在催化剂存在和800℃的条件下，在某一时刻测得C(CO)=C(H₂O)= 0.09mol/L,
C(CO₂ )=C(H₂)=0.13mol/L ,则此反应是否处于平衡状态:        (填“是”或“否”),若没有处于平衡状态则该反应向            移动。（填“正方向”或“逆方向”）

Answer 1

(1)0.003    1  (2)A     (3)0.03    (4)升高  降低   (5)否   逆方向

解析试题分析：（1）平衡时CO₂浓度为0.03mol/L，v(CO₂)=v(CO)=="0.003" mol/(L·min)^-1。平衡时c(CO)=c(H₂O)=0.03mol/L，c(CO₂)=c(H₂)=0.03mol/L，K= =1。
（2）平衡常数只与温度有关。该反应是吸热反应，升高温度，平衡向右移动，K增大。
（3）=>K，反应向左进行。设平衡时c(CO)=（x+0.02）mol/L，则平衡时c(H₂O)=（x+0.02）mol/L，c(CO₂)=c(H₂)=（0.04－x）mol/L，由K=1得x=0.01。
（4）向（1）平衡体系中再充水蒸气，CO转化率升高。（1）平衡时CO₂质量分数==0.478。若起始时充入0.3molCO和0.6molH₂O，由平衡常数不变得平衡时CO₂为0.2mol，质量分数为=0.415。
（5）=>K=1，反应向逆反应方向进行。
考点：化学反应速率 化学平衡常数 勒沙特列原理 化学反应进行的方向
点评：用平衡常数判断反应进行的方向的方法：某时刻反应物浓度商Q=K，反应是平衡状态；Q>K，反应向逆反应方向进行；Q<K，反应向正反应方向进行。