Question

5．某溫度下，反應H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）的平衡常數K=$\frac{9}{4}$．該溫度下在體積均為10L的三個密閉容器中分別加入反應物，起始加入量如圖所示：下列判斷不正確的是（　　）

起始量	甲	乙	丙
H2 （mol）	1	2	2
CO2（mol）	1	1	2

• A． 反應開始時，甲中的反應速率最慢，丙中的反應速率最快
• B． 平衡時，甲和丙中CO₂的轉化率相等，均是60%
• C． 平衡時，乙中H₂的轉化率大于60%
• D． 平衡時，丙中c（H₂）是0.08 mol•L^-1

Answer 1

分析 設甲平衡時二氧化碳的轉化率為x，轉化的二氧化碳為xmol，則：
             CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1       1       0       0
變化量（mol）：x       x       x       x
平衡量（mol）：1-x     1-x     x       x
反應前后氣體物質的量不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，則K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{x×x}{（1-x）×（1-x）}$=$\frac{9}{4}$，解得x=60%．
A．溫度相同，物質的濃度越大，反應速率越快；
B．丙等效為在甲的基礎上增大壓強，反應前后氣體物質的量不變，平衡不移動，平衡時相同物質的轉化率相等；
C．乙中等效為在甲平衡的基礎上再加入1mol氫氣，氫氣轉化率減小；
D．甲和丙是等效平衡，相同反應物的轉化率相等．

解答 解：設甲平衡時二氧化碳的轉化率為x，轉化的二氧化碳為xmol，則：
             CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1       1       0       0
變化量（mol）：x       x       x       x
平衡量（mol）：1-x     1-x     x       x
反應前后氣體物質的量不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，則K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{x×x}{（1-x）×（1-x）}$=$\frac{9}{4}$，解得x=60%．
A．溫度相同，甲、乙中二氧化碳濃度相等，而乙中氫氣濃度較大，故反應速率乙＞甲，乙、丙中氫氣濃度相等，而丙中二氧化碳濃度較大，故反應速率丙＞乙，則反應速率丙＞乙＞甲，故A正確；
B．丙等效為在甲的基礎上增大壓強，反應前后氣體物質的量不變，平衡不移動，平衡時相同物質的轉化率相等，故B正確；
C．甲平衡時氫氣轉化率為60%，乙中等效為在甲平衡的基礎上再加入1mol氫氣，氫氣轉化率減小，故乙中H₂的轉化率小于60%，故C錯誤；
D．甲和丙是等效平衡，相同反應物的轉化率相等，則乙中生成平衡時氫氣為2mol×（1-60%）=0.8mol，其濃度為$\frac{0.8mol}{10L}$=0.08mol/L，故D正確，
故選：C．

點評 本題考查化學平衡計算、化學反應速率影響因素，注意利用等效思想進行分析解答，難度中等．