Question

16．在某一容积为5L的密闭容器内，加入0.2mol 的CO和0.2mol的H₂O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反应放出热量．反应中CO₂的浓度随时间变化的情况如图所示．
（1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，H₂O（g）的化学反应速率为0.003mol/（L．min）；反应平衡时c（H₂）=0.03mol/L．
（2）平衡时CO的转化率为75%，由题意可知，在该条件下0.2mol CO₂ （g）和0.2H₂ mol具有的总能量大于（填大于、小于或等于）0.2mol H₂O（g）和0.2molCO具有的总能量
（3）为进一步使该反应的反应速率增大，可以采取的措施可以是增大浓度、升高温度或加入催化剂（任写一种）（填一种即可）
（4）在此条件下判断该反应达到平衡的依据是AC（填序号）．
A．CO减少的化学反应速率和CO₂减少的化学反应速率相等
B．容器内压强保持不变
C．CO、H₂O容器内气体总质量保持不变
D．混合气体的密度不再变化时．

Answer 1

分析 （1）由图可知，10min到达平衡，平衡时△c（CO₂）=0.03mol/L，由方程式可知△c（CO）=△c（H₂）=△c（CO₂），根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO）；
（2）平衡时参加反应的c（CO）=△c（CO₂）=0.03mol/L，反应初始c（CO）=$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，CO转化率=$\frac{反应的c（CO）}{初始c（CO）}$×100%；反应物总能量小于生成物总能量时吸收热量；
（3）增大浓度、升高温度、加入催化剂等方法都能加快反应速率；
（4）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变．

解答 解：（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时△c（CO₂）=0.03mol/L，由方程式可知△c（CO）=△c（H₂）=△c（CO₂）=0.03mol/L，即平衡时c（H₂）=0.03mol/L，则v（CO）=$\frac{0.03mol/L}{10min}$=0.003mol/（L．min），故答案为：0.003mol/（L．min）；0.03mol/L；
（2）平衡时参加反应的c（CO）=△c（CO₂）=0.03mol/L，反应初始c（CO）=$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，CO转化率=$\frac{反应的c（CO）}{初始c（CO）}$×100%=$\frac{0.03mol/L}{0.04mol/L}$×100%=75%；反应物总能量小于生成物总能量时吸收热量，该反应的正反应是吸热反应，所以在该条件下0.2mol CO₂ （g）和0.2H₂ mol具有的总能量大于0.2mol H₂O（g）和0.2molCO具有的总能量，
故答案为：75%；大于；
（3）增大浓度、升高温度、加入催化剂等方法都能加快反应速率，所以要使该反应速率加快，可以采用增大浓度、升高温度或加入催化剂的方法，故答案为：增大浓度、升高温度或加入催化剂；
（4）A．CO减少的化学反应速率和CO₂减少的化学反应速率相等，反应方向为相反，且同一种物质的反应速率相等，所以达到平衡状态，故正确；
B．反应前后气体总物质的量不变，所以容器内压强始终保持不变，不能判断平衡状态，故错误；
C．CO、H₂O容器内气体总质量保持不变时，正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；
D．反应前后气体总质量不变、容积不变，则混合气体的密度始终不变，所以不能判断平衡状态，故错误；
故选AC．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡状态判断、化学反应速率影响因素等知识点，侧重考查学生理解、分析、计算能力，注意总结化学平衡状态判断方法，（4）题的D选项中密度不能作为判断依据，为易错点．