Question

2．已知：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol，相同温度下，在体积均为2L的三个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应．相关数据如下：

容器编号	起始时各物质物质的量/mol				达平衡过程体系能量的变化
	n（CO）	n（H2O）	n（CO2）	n（H2）
①	1	4	0	0	放出热量：32.8 kJ
②	0	0	1	4	热量变化：Q1
③	1	1	2	1	热量变化：Q2

下列说法中，不正确的是（　　）

• A． 若容器①中反应10min达到平衡，0至10min时间内，用CO表示的平均反应速率υ（CO）=4.0×10^-2 mol/（L•min）
• B． 容器③中，开始时υ（CO）_生成＞υ（CO）_消耗
• C． 达平衡过程体系能量的变化：Q₁=4Q₂
• D． 平衡时，①与②容器中CO的体积分数相等

Answer 1

分析 A．根据v=$\frac{△c}{△t}$进行计算；
B．容器①②③温度相同，故平衡常数相同，正逆反应平衡常数互为倒数，根据三段式计算出容器①的平衡常数，再根据浓度商与平衡常数的大小关系进行判断；
C．根据平衡常数求出②③中CO₂的物质的量变化量；
D．由B、C可知平衡时，容器①②中CO的物质的量．

解答 解：A．平衡时放出的热量为32.8 kJ，故参加反应的CO的物质的量为$\frac{32.8}{41}$=0.8mol，故υ（CO）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{10min}$=4.0×10^-2 mol/（L•min），故A正确；
B．容器①中，
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始（mol）：1       4         0       0
变化（mol）：0.8     0.8       0.8     0.8
平衡（mol）：0.2     3.2       0.8     0.8
故平衡常数k=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.8×0.8}{0.2×3.2}$=1，
故容器③中的平衡常数为1，Qc=$\frac{2×1}{1×1}$=2＞1，故平衡逆向移动，故υ（CO）_生成＞υ（CO）_消耗，故B正确；
C．由B可知：容器②中的平衡常数为1，故逆反应的平衡常数也为1，令容器②中CO₂的物质的量变化量为amol，则：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始（mol）  1       4         0      0
变化（mol）：a       a         a      a
平衡（mol）：1-a     4-a       a      a
平衡常数k=$\frac{a×a}{（1-a）×（4-a）}$=1，解得a=0.8，
令容器③中CO₂的物质的量变化量为bmol，则：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始（mol）：2       1         1      1
变化（mol）：b       b         b      b
平衡（mol）：2-b    1-b       1+b    1+b
平衡常数k=$\frac{（1+b）×（1+b）}{（2-b）×（1-b）}$=1，解得b=0.2，
故容器②中CO₂的物质的量变化量为0.8mol，③中CO₂的物质的量变化量为0.2mol，故$\frac{{Q}_{1}}{{Q}_{2}}$=$\frac{0.8}{0.2}$=$\frac{4}{1}$，故C正确；
D．由B、C可知：平衡时，容器①中CO的物质的量为0.2mol，容器②中CO的物质的量为0.8mol，故D错误；
故选D．

点评 本题考查化学反应速率及平衡常数的相关计算，难度较大．要注意平衡常数的计算方法及应用．