Question

一定温度下2升的恒容容器甲中，加入2moL碳和2moLCO₂发生如下反应：
C_（S）+CO₂（g）?2CO（g）△H＞0，测得容器中CO₂的物质的量随时间t的变化关系如图所示
（1）下列条件改变可使上述反应的 平衡常数K增大的是

 

A、通入CO₂    B、升高温度  C、降低温度  D、通入Ar
（2）列式计算上述温度下此反应的平衡常数K=

 

（计算结果取整数）
（3）向上述平衡体系中再通入CO₂，则CO₂的转化率

 

（填增大、减小、不变、无法确定）．
（4）上述化学反应方程式中△S

 

0（填＞、＜、﹦），该反应在

 

自发（填高温、低温、任何条件）．
（5）相同温度下，2升的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO₂，达到平衡．请在图中画出乙容器中CO₂的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图．（注明平衡时CO₂的物质的量及达到平衡时间t₂）

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学平衡专题

分析：（1）平衡常数随温度变化，结合反应特征和平衡移动原理分析；
（2）一定温度下2L的恒容容器甲中，加入2moL碳和2moLCO₂发生反应，平衡时CO₂为0.76mol，列三段式求出平衡时各气体的浓度，再求平衡常数K；
（3）该反应中方向为体积增大的方向，再通入2moLCO₂，体系压强增大，平衡逆移，依此分析转化率；
（4）根据反应前后气体的物质的量变化分析，结合反应自发进行的判断依据△H-T△S＜0分析；
（5）向该容器加入4moL碳和4moLCO₂，达到平衡时CO₂物质的量为2moL，由于反应物浓度增大，平衡所用时间缩短，据此作图．

解答： 解：（1）平衡常数随温度变化，C_（S）+CO₂（g）?2CO（g）△H＞0，反应是吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大
故选B．
（2）由图象可知平衡时CO₂为0.76mol；
              C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
初始量（mol）：2      2        0
转化量（mol）：1.24  1.24    2.48
平衡量（mol）：0.76  0.76    2.48
则平衡时各气体物质的浓度为：c（CO₂）=

0.76mol/L

2L

=0.38mol/L，c（CO）=

2.48mol/L

2L

=1.24mol/L；
所以K=

c2(CO)

c(CO2)

=

1.242

0.38

=4.0；
故答案为：4.0；
（3）该反应中方向为体积增大的方向，再通入2moLCO₂，体系压强增大，与原平衡比较，相当于平衡逆移，所以二氧化碳的转化率减小；
故答案为：减小；
（4）气体的物质的量越大，则体系的熵越大，已知C（s）+CO₂（g）?2CO（g）正方向为气体物质的量增大的方向，所以该反应的△S＞0，反应△H＞0，依据△H-T△S＜0反应自发进行，分析判断低温下满足△H-T△S＜0；
故答案为：＞，低温；
（5）向该容器加入4moL碳和4moLCO₂，依据平衡常数计算平衡状态二氧化碳物质的量，设平衡状态二氧化碳物质的量为x
               C_（S）+CO₂（g）?2CO
起始量（mol）   4      4        0
变化量（mol）        4-x      2（4-x）
平衡量（mol）          x      2（4-x）
平衡常数K=

( 8-2x 2 )2

x 2

=4
x=2mol，达到平衡时CO₂物质的量为2moL，由于反应物浓度增大，平衡所用时间缩短，图象为：
；
故答案为：；

点评：本题考查了熵变、平衡常数、化学平衡影响因素与化学平衡图象等，注意根据反应的特征分析外界条件对平衡的影响，难度中等．