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5.在密闭容器中,将起始浓度均为2mol/L的CO和H2O混合加热到400℃,发生下列反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),一段时间后该反应达到平衡,测得CO的浓度为0.5mol/L,则:
(1)平衡时CO的转化率为75%;该反应在该温度时的化学平衡常数为9.
(2)在相同的条件下,如果H2O和CO的起始浓度变为4mol/L,则CO的转化率为75%.
(3)800℃时,该反应的平衡常数为1,则该反应的△H<0(填>,<,=)
(4)改变起始条件,在一体积为10L的容器中,通入一定量的CO和H2O,在850℃时发生上述反应,CO和H2O浓度变化如图,则0~4min的平均反应速率v(CO)=0.03mol/(L•min)
(5)t℃(高于850℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如表:
时间(min)COH2OCO2H2
00.2000.30000
201380.2380.0620.062
3C1C2C3C3
4C1C2C3C3
50.1160.2160.0840.104
60.0960.266
t℃时物质浓度(mol/L)的变化
①表中3min~4min之间反应处于平衡状态; C1数值大于0.08mol/L(填大于、小于或等于). 
②反应在4min~5min之间,平衡向逆方向移动,可能的原因是D(单选),表中5min~6min之间数值发生变化,可能的原因是C(单选).
A.使用催化剂     B.降低温度       C.增加水蒸气      D.增加氢气浓度.

分析 (1)依据化学平衡三段式列式计算,
                CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始量(mol/L)  2        2        0       0
变化量(mol/L) 1.5       1.5      1.5      1.5
平衡量(mol/L) 0.5       0.5      1.5      1.5
平衡时CO的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%,平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)c({H}_{2}O)}$;
(2)在相同的条件下,如果H2O和CO的起始浓度变为4mol/L,相当于在原来的平衡状态下增大压强,反应前后气体体积不变,平衡不变;
(3)依据不同温度下的平衡常数比较分析可知,平衡常数随温度升高减小,说明平衡逆向进行;
(4)图象分析得到一氧化碳在4min内浓度变化,化学反应速率 v=$\frac{△c}{△t}$计算得到;
(5)①在高于850℃时发生反应,化学反应速率加快,一定在4min前达到化学平衡.另外从表中可看出反应在3min和4min时的各物质浓度相同,故3min-4min之间反应应处于平衡状态.由于是放热反应,温度升高,化学平衡向逆反应方向移动,C1数值应大于0.08 mol/L;
②反应在4min-5min间,平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起,表中5min-6min之间CO浓度减少,H2O浓度增大,CO2浓度增大,只有增加水蒸气,使化学平衡向正反应方向移动.

解答 解:(1)依据化学平衡三段式列式计算,
                CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始量(mol/L)  2        2        0       0
变化量(mol/L) 1.5       1.5      1.5      1.5
平衡量(mol/L) 0.5       0.5      1.5      1.5
转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{1.5mol/L}{2mol/L}$×100%=75%,
平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)c({H}_{2}O)}$=$\frac{1.5×1.5}{0.5×0.5}$=9,
故答案为:75%;9;        
(2)在相同的条件下,如果H2O和CO的起始浓度变为4mol/L,相当于在原来的平衡状态下增大压强,反应前后气体体积不变,平衡不变,反应物转化率不变为75%,
故答案为:75%;
(3)800℃时,该反应的平衡常数为1,400°C平衡常数K=9,则平衡常数随温度升高,平衡常数减小,说明升温平衡逆向进行,正反应为放热反应,则该反应的△H<0,故答案为:<;
(4)图象分析可知改变条件一氧化碳浓度变化为0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L,反应速率v=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03mol/(L•min),
故答案为:0.03 mol/(L•min);
(5)①在高于850℃时发生反应,化学反应速率加快,一定在4min前达到化学平衡.另外从表中可看出反应在3min和4min时的各物质浓度相同,故3min-4min之间反应应处于平衡状态.由于是放热反应,温度升高,化学平衡向逆反应方向移动,C1数值应大于0.08 mol/L,故答案为:平衡;大于;
②反应在4min-5min间,平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起,故选D.表中5min-6min之间CO浓度减少,H2O浓度增大,CO2浓度增大,只有增加水蒸气,使化学平衡向正反应方向移动,故选C,故答案为:D;C.

点评 本题主要考查反应速率的计算、平衡移动的影响因素、平衡常数的计算,难度中等,要注意平衡常数只受温度的影响.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.设NA表示阿伏加德罗常数的数值,下列叙述中正确的是(  )
A.1 mol NH3所含有的电子数为10NA
B.常温常压下,22.4 L氧气所含的原子数为2NA
C.常温常压下,48 g O3所含的氧原子数为NA
D.1 mol/L NaCl溶液中所含的Na+为NA

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.某温度下,将2molA和3molB充入一密闭的容器中发生反应:aA(g)+B(g)?C(g)+D(g),5min后达平衡.已知该反应在此温度下平衡常数K=1,若温度不变的情况下将容器的体积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则B的转化率为(  )
A.40%B.60%C.24%D.4%

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13.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如表:
物质XYZ
初始浓度/mol•L-10.10.20
平衡浓度/mol•L-10.050.050.1
下列说法错误的是(  )
A.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
B.反应可表示为X+3Y?2Z,其平衡常数为1600
C.反应达到平衡时,X的转化率为50%
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.在一个容积为3L的密闭容器里进行如下反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),反应开始时n(N2)=1.5mol,n(H2)=4.4mol,2min末n(H2)=0.8mol.
求:(1)试用H2,N2和NH3的浓度分别表示该反应的反应速率;
(2)求出2min末N2的浓度.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

10.恒温恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:A(g)+2B(g)?2C(g)
(1)若开始时放入1molA和2molB,达到平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为(1-0.5a)mol
(2)若开始时放入3molA和6molB,达到平衡后,生成C的物质的量为3a  mol
(3)若开始时放入xmolA、2molB和4molC,达到平衡后,A和C的物质的量分别为ymol和3a mol,则x=1mol,y=3(1-0.5a)mol
平衡时,B的物质的量为丁mol (选填一个编号)
甲.大于3mol           乙.等于3mol
丙.小于3mol           丁.可能大于、等于或小于3mol
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入2molC,待再次达到平衡后,C的物质的量分数是$\frac{a}{3-0.5a}$
(5)若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同且容积固定的容器中发生上述反应,若开始时也放入1molA和2molB到达平衡后生成bmolC.将b与(1)小题中的a进行比较则有乙(选填一个编号)
甲.a<b           乙.a>b
丙.a=b           丁.不能比较a和b的大小.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.下列说法或表示方法中正确的是(  )
A.等质量的硫蒸气和硫黄分别完全燃烧,后者放出的热量多
B.氢气的燃烧热△H=-285.8 kJ/mol,则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-285.8 kJ/mol
C.Ba(OH)2•8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)△H<0
D.已知中和反应生成1 mol H2O时的反应热为△H=-57.3 kJ/mol,若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量要大于57.3 kJ

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.实验室要配制100mL1.0mol•L-1的NaCl溶液,试回答下列各题:
(1)容量瓶上除有刻度线、容积还有温度在使用前必须查漏
(2)若用NaCl固体配制该溶液,下列仪器中不需要用到的是AB(填序号)
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(3)若要实施配制,除玻璃棒和上述仪器外,尚缺的仪器有100mL容量瓶.
(4)配制过程有以下操作:
A.移液    B.称量    C.洗涤    D.定容    E.溶解    F.摇匀
其正确的操作顺序应是B、E、A、C、D、F(填序号).
(5)下列四项错误操作会导致所得溶液浓度偏高的是B(填序号).
A.定容时仰视容量瓶刻度线
B.定容时俯视容量瓶刻度线
C.将烧杯中溶液转移到容量瓶之前容量瓶中有少量蒸馏水
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.进行化学实验时必须注意安全,下列说法正确的是(  )
A.不慎洒出的酒精在桌上着火时,立即用大量水扑灭
B.浓硫酸沾到皮肤上,立即用氢氧化钠溶液冲洗
C.配制稀硫酸时将浓硫酸缓慢倒入水中并不断搅拌
D.做实验剩余的金属钠直接丢弃在废液缸中

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