Question

3．一定条件下存在反应C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）：向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H₂O，各容器中温度、反应物的起始量如下表，反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示．下列说法正确的是（　　）

容器	甲	乙	丙
容积	0.5L	0.5L	V
温度	T1℃	T2℃	T1℃
起始量	2molC 1molH2O	1molCO 1molH2	4molC 2molH2O

• A． 甲容器中，反应在前15min的平均速率v（H₂）=0.1 mol•L^-1•min^-1
• B． 丙容器的体积V＞0.5L
• C． 当温度为T₁℃时，反应的平衡常数K=4.5
• D． 乙容器中，若平衡时n（H₂O）=0.4 mol，则T₁＜T₂

Answer 1

分析 A．由图可知，15min内甲容器中CO的浓度变化量为1.5mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
B．丙容器中起始量为甲的二倍，若容积=0.5 L，等效为在甲平衡基础上增大压强，由于正反应为气体体积增大的反应，加压平衡左移，c（CO）＜3mol/L；
C．根据甲容器中反应数据计算 T₁℃时各物质的平衡浓度，再根据平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$计算；
D．若甲、乙温度相同，为完全等效平衡，平衡时水的物质的量相同，甲中平衡时生成CO为0.5L×1.5mol/L=0.75mol，则生成平衡时水的物质的量为1mol-0.75mol=0.25mol＜0.4mol，则乙相对于甲中平衡向逆反应移动．

解答 解：A．由图可知，15min内甲容器中CO的浓度变化量为1.5mol/L，v（CO）=$\frac{1.5mol/L}{15min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，速率之比等于化学计量数之比，所以v（H₂）=0.1mol•L^-1•min^-1，故A正确；
B．丙容器中起始量为甲的二倍，若容积=0.5 L，等效为在甲平衡基础上增大压强，由于正反应为气体体积增大的反应，加压平衡左移，c（CO）＜3mol/L，平衡时CO浓度为3mol/L，故丙容器的体积V＜0.5 L，故B错误；
C．甲容器中：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）：2        0      0
转化浓度（mol/L）：1.5      1.5    1.5
平衡浓度（mol/L）：0.5      1.5    1.5
T₁℃时，反应的平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$=$\frac{1.5×1.5}{0.5}$=4.5，故C正确；
D．若甲、乙温度相同，为完全等效平衡，平衡时水的物质的量相同，甲中平衡时生成CO为0.5L×1.5mol/L=0.75mol，则生成平衡时水的物质的量为1mol-0.75mol=0.25mol＜0.4mol，则乙相对于甲中平衡向逆反应移动，正反应为吸热反应，降低温度平衡逆向移动，故乙中温度低，即温度T₁＞T₂，故D错误，
故选：AC．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象，难度中等，BD注意利用等效思想进行分析解答，侧重考查学生分析解决问题的能力．