Question

在某一容積為5 L的密閉容器內，加入0.2 mol CO和0.2 mol H₂O，在催化劑存在的條件下高溫加熱，發生如下反應：CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g） ΔH＞0，反應中CO₂的濃度隨時間變化情況如圖所示：

（1）根據圖中數據，反應開始至達到平衡時，CO的化學反應速率為__________，反應達平衡時，c（H₂）＝__________。

（2）判斷該反應達平衡的依據是__________（填序號）。

①CO減少的速率和CO₂減少的速率相等

② CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都相等

③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發生變化

④該條件下正、逆反應速率都為零

（3）如果一開始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.1 mol的CO₂和0.1 mol的H₂，在相同條件下，反應達平衡時，c（H₂O）＝__________。

Answer 1

（1）0.003 mol·（L·min）^-1 0.03 mol·L^-1 （2）①③ （3）0.01 mol·L^-1

解析:

（1）從圖象知，達到平衡時， c（CO₂）=0.03 mol·L^-1，則CO 的變化濃度也為0.03 mol·L^-1，CO的化學反應速率為0.03 mol·L^-1÷10 min=0.003 mol·（L·min）^-1。

（2）可逆反應在一定條件下達到平衡時，正、逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度不再發生變化，故①③可判斷該反應達到平衡狀態。

（3）在溫度相同、體積不變時，一開始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.1 mol的CO₂和0.1 mol的H₂，與加入0.2 molCO和0.2 molH₂O達到的平衡狀態相同，故平衡時，CO 的變化濃度也為0.03 mol·L^-1，CO平衡濃度為0.04 mol·L^-1-0.03 mol·L^-1=0.01 mol·L^-1。