Question

【題目】工業上利用CO和水蒸氣在一定條件下發生反應制取氫氣：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)， 某研究小組分別在體積均為2L的恒容密閉容器中加入一定量的反應物，使其發生反應，相關數據如下：

容器 編號	溫度 /℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡的時間/min	達平衡時體系能量的變化/kJ
		CO	H2O	CO2	H2
①	650	1	2	0.4	0.4	5	16.4kJ
②	650	2	4			t1	Q1 kJ
③	900	2	4	1.6	1.6	t2	Q2 kJ

（1）容器③中反應達平衡時，CO的轉化率為____________。

（2）容器①中反應達平衡這段時間，化學反應速率v (H2) =_______________。

（3）下列敘述正確的是 _____________（填字母序號）。

a．平衡時，容器①和容器②中CO2的體積分數相等

b．反應達平衡狀態時，Q2 > Q1 > 32.8 kJ

c．達到平衡的時間：t2 > t1>2.5 min

d．該反應的熱化學方程式可表示為：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝－41 kJ/mol

Answer 1

【答案】80% 0.04mol/(L/min) a

【解析】

(1)由容器③的數據可得，CO的起始量為2mol，達到平衡時消耗量為1.6mol，則其轉化率=×100%=80%；

(2)容器①中反應達平衡用時5分鐘，則v (H2)=；

(3) a、這是一個反應前后氣體的體積相等的化學平衡，所以改變壓強平衡不移動。容器②相當于容器①是等比例增大反應物的濃度，即增大壓強，該平衡不移動，所以兩個容器平衡時各組分的體積分數不變，所以a正確；b、容器②相當于容器①是濃度增大一倍，但平衡不移動，所以容器②的能量變化為容器①的一倍，即Q1= 32.8 kJ，又對比容器①和容器③的數據可知，假設溫度的升高，平衡不移動，則容器③平衡時CO2和H2的物質的量為0.8mol，但實際是1.6mol，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，因此能量變化將大于容器②中的能量變化，即Q2 > Q1= 32.8 kJ，所以b錯誤；c、由于容器②和容器③中物質的起始量相等，但容器③的溫度比容器②的高，所以反應速率快，達到平衡所用時間較短，因此t2 < t1，容器①達平衡所用時間為5min，容器②中物質的濃度是容器①的一倍，增大濃度，反應速率加快，所以容器②達平衡所用時間小于5min，因此正確的關系為t2 < t1<5 min，所以c錯誤；d、根據容器①和容器③的數據，可計算出二者的平衡常數分別是K1=1/6，K3=8/3，由于平衡常數只與溫度和物質的性質有關，與物質的濃度等無關，隨著溫度的升高，平衡常數增大，即化學平衡向正向移動，說明正反應為吸熱反應，由容器①的能量變化可知，該反應的△H＝+ ，則該反應的熱化學方程式為CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝+41 kJ/mol，故d錯誤。本題正確答案為a。