Question

19．將1mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容積的反應器，在某條件下達到平衡：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）十H₂（g），此時有$\frac{2}{3}$的CO轉化為CO₂．
（1）該平衡混合物中CO₂的體積分數為33.3%．
（2）若容器體積為1L，到達平衡所需時間為2分鐘，則H₂的平均反應速率為$\frac{1}{3}$mol/（L．min）
（3）若在相同條件下，向容器中再充入1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O，則平衡應向逆反應方向移動（填“正反應方向”、“逆反應方向”或“不”）．
（4）假如②中平衡向正反應方向移動時，則下列說法中正確的是①⑤（填序號）
①生成物的產量一定增加         ②生成物的體積分數一定增加
③反應物的轉化率一定增加       ④反應物的濃度一定降低
⑤正反應速率一定大于逆反應速率 ⑥一定使用了催化劑．

Answer 1

分析 將1mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容積的反應器，在某條件下達到平衡，此時有$\frac{2}{3}$的CO轉化為CO₂，則：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      1        0         0
變化量（mol）：$\frac{2}{3}$     $\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$
平衡量（mol）：$\frac{1}{3}$     $\frac{1}{3}$        $\frac{2}{3}$        $\frac{2}{3}$
（1）二氧化碳體積分數=$\frac{二氧化碳物質的量}{混合氣體物質的量}$×100%；
（2）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（3）平衡常數K=$\frac{\frac{2}{3}×\frac{2}{3}}{\frac{1}{3}×\frac{1}{3}}$=4，計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行；
（4）①不論改變何條件，平衡向向正方向移動，生成物的物質的量一定增加；
②對于多種氣體參與反應，反應前后氣體的體積不變的反應，并向其中大量加入一種反應物，而使平衡正向移動，生成物的百分含量完全可以減小；
③增加一種反應物的濃度，平衡向向正方向移動，提高其它反應物的轉化率，自身轉化率降低；
④增加一種反應物的濃度，平衡向向正方向移動，其它反應物的濃度降低，自身濃度增大；
⑤平衡向向正方向移動，正反應速率一定大于逆反應速率；
⑥使用催化劑不影響平衡移動．

解答 解：將1mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容積的反應器，在某條件下達到平衡，此時有$\frac{2}{3}$的CO轉化為CO₂，則：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      1        0       0
變化量（mol）：$\frac{2}{3}$      $\frac{2}{3}$       $\frac{2}{3}$      $\frac{2}{3}$
平衡量（mol）：$\frac{1}{3}$      $\frac{1}{3}$       $\frac{2}{3}$      $\frac{2}{3}$
（1）二氧化碳體積分數=$\frac{\frac{2}{3}mol}{2mol}$×100%=33.3%，故答案為：33.3%；
（2）H₂的平均反應速率為$\frac{\frac{\frac{2}{3}mol}{1L}}{2min}$=$\frac{1}{3}$mol/（L．min），故答案為：$\frac{1}{3}$mol/（L．min）；
（3）平衡常數K=$\frac{\frac{2}{3}×\frac{2}{3}}{\frac{1}{3}×\frac{1}{3}}$=4，此時濃度商Qc=$\frac{（1+\frac{2}{3}）×（1+\frac{2}{3}）}{\frac{1}{3}×（1+\frac{1}{3}）}$=6.25＞K=4，反應向逆反應進行，
故答案為：逆反應方向；
（4）①不論改變何條件，平衡向向正方向移動，生成物的物質的量一定增加，故①正確；
②對于多種氣體參與反應，反應前后氣體的體積不變的反應，并向其中大量加入一種反應物，而使平衡正向移動．生成物的物質的量增加，但百分含量完全可以減小，因為總量多了，故②錯誤；
③多種物質參加反應，增加一種反應物的濃度，平衡向向正方向移動，提高其它反應物的轉化率，自身轉化率降低，故③錯誤；
④多種物質參加反應，增加一種反應物的濃度，平衡向向正方向移動，其它反應物的濃度降低，自身濃度增大，故④錯誤；
⑤平衡向向正方向移動，正反應速率一定大于逆反應速率，故⑤正確；
⑥使用催化劑加快反應速率，不影響平衡移動，故⑥錯誤．
故選：①⑤．

點評 本題考查化學平衡的計算及影響因素，難度中等，注意掌握化學平衡常數的用途：1、判斷反應進行的程度，2、判斷反應的熱效應，3、判斷反應進行的方向，4、計算轉化率等．