Question

14．700℃時，向容積為2L的密閉容器中充入一定量的CO和H₂O，發生反應：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）．反應過程中測定的部分數據見表（表中t₂＞t₁）：

反應時間/min	n（CO）/mol	H2O/mol
0	1.20	0.60
t1	0.80
t2		0.20

下列說法正確的是（　　）

• A． 反應在t₁min內的平均速率為v（H₂）=$\frac{0.40}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1
• B． 保持其他條件不變，起始時向容器中充入0.60mol CO和1.20mol H₂O，到達平衡時n（CO₂）=0.30mol
• C． 保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20mol H₂O，與原平衡相比，達到新平衡時CO轉化率增大，H₂O的體積分數增大
• D． 溫度升高至800℃，上述反應平衡常數為0.64，則正反應為吸熱反應

Answer 1

分析 A．由表中數據，可知t₁min內△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知△n（H₂）=△n（CO）=0.4mol，再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂）；
B．t₂min時反應的水為0.6mol-0.2mol=0.4mol，由方程式可知參加反應的CO為0.4mol，故t₂min時CO為1.2mol-0.4mol=0.8mol，與t₁min時CO的物質的量相等，則t₁min時到達平衡狀態．若保持其他條件不變，起始時向容器中充入0.60molCO（g）和1.20molH₂O（g），與原平衡中物質的量互換，二者按物質的量1：1反應，平衡常數不變，則生成物中同種物質的濃度相等，恒容條件下同種物質的物質的量相等；
C．保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20mol H₂O，與原平衡相比平衡正向移動，等效為開始通入1.6molCO（g）和0.8molH₂O（g）平衡后移走0.4molCO（g），開始通入1.6molCO（g）和0.8molH₂O（g）與原平衡為等效平衡，平衡時相同物質的含量相同；
D.700℃時，向容積為2L的密閉容器中開始通入1.2molCO（g）和0.6molH₂O（g），平衡時水為0.2mol，則：
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1.2     0.6      0        0
變化量（mol）：0.4     0.4      0.4      0.4
平衡量（mol）：0.8     0.2      0.4      0.4
故700℃時平衡常數K=$\frac{\frac{0.4}{2}×\frac{0.4}{2}}{\frac{0.8}{2}×\frac{0.2}{2}}$=1，若溫度升至800℃，上述反應平衡常數為0.64，小于700℃時平衡常數K=1，說明升高溫度平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動．

解答 解：A．由表中數據，可知t₁min內△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知△n（H₂）=△n（CO）=0.4mol，則v（H₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.2}{{t}_{1}}$mol/（L．min），故A錯誤；
B．t₂min時反應的水為0.6mol-0.2mol=0.4mol，由方程式可知參加反應的CO為0.4mol，故t₂min時CO為1.2mol-0.4mol=0.8mol，與t₁min時CO的物質的量相等，則t₁min時到達平衡狀態，平衡時二氧化碳為0.4mol．若保持其他條件不變，起始時向容器中充入0.60molCO（g）和1.20molH₂O（g），與原平衡中物質的量互換，二者按物質的量1：1反應，平衡常數不變，則生成物中同種物質的濃度相等，恒容條件下同種物質的物質的量相等，故到達平衡時n（CO₂）=0.40mol，故B錯誤；
C．保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20mol H₂O，與原平衡相比平衡正向移動，達到新平衡時CO轉化率增大，開始通入1.6molCO（g）和0.8molH₂O（g）與原平衡為等效平衡，向平衡體系中再通入0.20mol H₂O等效為開始通入1.6molCO（g）和0.8molH₂O（g）平衡后移走0.4molCO（g），平衡逆向移動，H₂O的體積分數增大，故C正確；
D.700℃時，向容積為2L的密閉容器中開始通入1.2molCO（g）和0.6molH₂O（g），平衡時水為0.2mol，則：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1.2    0.6      0       0
變化量（mol）：0.4    0.4     0.4      0.4
平衡量（mol）：0.8    0.2     0.4      0.4
故700℃時平衡常數K=$\frac{\frac{0.4}{2}×\frac{0.4}{2}}{\frac{0.8}{2}×\frac{0.2}{2}}$=1，
若溫度升至800℃，上述反應平衡常數為0.64，小于700℃時平衡常數K=1，說明升高溫度平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，則正反應為放熱反應，故D錯誤，
故選：C．

點評 本題考查化學平衡計算，涉及反應速率計算、平衡常數應用與影響因素，側重考查學生對數據的分析處理能力，難度中等．