Question

18．在 700℃时，向容积为 2L 的密闭容器中充入一定量的 CO 和 H₂O，发生反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反应过程中测定的部分数据见表（表中 t₂＞t₁）．

反应时间/min	n（CO）/mol	n（H2O）/mol
0	1.20	0.60
t1		0.20
t2	0.80

下列说法中正确的是（　　）

• A． 反应在 t₁min 内的平均反应速率为υ（CO₂）=0.40/t₁mol/（L•min）
• B． 到 t₁min 时，反应未达到平衡状态
• C． 温度升至 800℃时，上述反应的平衡常数为 0.64，则正反应为放热反应
• D． 保持 700℃不变，向平衡体系中再通入 0.60 mol CO 和 0.30 mol H₂O，达到新的平衡，与原平衡相比，CO的转化率增大，H₂的体积分数增大

Answer 1

分析 由表格中数据可知，
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始       1.2         0.6             0             0
t₁时转化   0.4        0.4              0.4        0.4
t₂时         0.8         0.2            0.4          0.4
A．结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
B．t₁min与t₂min时CO的物质的量相同；
C．K=$\frac{0.2×0.2}{0.4×0.1}$=1，温度升至 800℃时，上述反应的平衡常数为 0.64，可知升高温度，平衡逆向移动；
D．保持 700℃不变，向平衡体系中再通入 0.60 mol CO 和 0.30 mol H₂O，Qc=$\frac{0.2×0.2}{0.7×0.25}$=0.23＜K，平衡正向移动，设转化的CO为x，则
         CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始  1.4              0.5           0.4          0.4
转化   x                 x              x               x
平衡  1.4-x           0.5-x      0.4+x          0.4+x
K不变，可知（1.4-x）（0.5-x）=（0.4+x）（0.4+x），解得x=0.2mol，以此来解答．

解答 解：由表格中数据可知，
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始       1.2         0.6             0             0
t₁时转化   0.4        0.4              0.4        0.4
t₂时         0.8         0.2            0.4          0.4
A．反应在 t₁min 内的平均反应速率为υ（CO₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.2}{{t}_{1}}$mol/（L•min），故A错误；
B．t₁min与t₂min时CO的物质的量相同，则到 t₁min 时，反应达到平衡状态，故B错误；
C．K=$\frac{0.2×0.2}{0.4×0.1}$=1，温度升至 800℃时，上述反应的平衡常数为 0.64，可知升高温度，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故C正确；
D．保持 700℃不变，向平衡体系中再通入 0.60 mol CO 和 0.30 mol H₂O，Qc=$\frac{0.2×0.2}{0.7×0.25}$=0.23＜K，平衡正向移动，设转化的CO为x，则
         CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始  1.4              0.5           0.4          0.4
转化   x                 x              x               x
平衡  1.4-x           0.5-x      0.4+x          0.4+x
K不变，可知（1.4-x）（0.5-x）=（0.4+x）（0.4+x），解得x=0.2mol，
原平衡CO的转化率为$\frac{0.4}{1.2}$×100%=33.3%，总过程中CO的转化率为$\frac{0.4+0.2}{1.2+0.6}$×100%=33.3%，转化率不变，
原平衡时氢气的体积分数为$\frac{0.4}{0.8+0.2+0.4+0.4}$×100%=22.2%，后平衡时氢气的体积分数为$\frac{0.6}{1.2+0.3+0.6+0.6}$×100%=22.2%，即转化率、体积分数均不变，故D错误；
故选C．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握表格中数据应用、化学平衡三段法、速率及K的计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意选项D为解答的难点，选项D也可利用等效平衡法处理，题目难度不大．