Question

在一個(gè)容積為0.5L的密閉容器中，將 2mol CO和6mol H₂O混合加熱到800℃，發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）  CO₂（g）+H₂（g），經(jīng)過(guò)5min后達(dá)到平衡狀態(tài)．若此時(shí)測(cè)得H₂的濃度為3mol?L^-1，求：
（1）以CO的濃度變化表示的該反應(yīng)的速率．
（2）達(dá)平衡時(shí)H₂O的轉(zhuǎn)化率．
（3）已知：在一定溫度下，該反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，各物質(zhì)的平衡濃度之間存在以下關(guān)系：
K=

c(CO2)? c(H2)

c(CO)?c(H2O)

且當(dāng)溫度不變時(shí)K為常數(shù)，K不隨反應(yīng)物、生成物濃度的改變而改變．求：
①在800℃下，該反應(yīng)的K=

1

；②在800℃下，當(dāng)投入1mol CO和4mol H₂O混合加熱到平衡時(shí)，H₂濃度是多少．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)v=

△c

△t

結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算；
（2）根據(jù)方程式計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
（3）計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，利用平衡常數(shù)計(jì)算公式計(jì)算K和濃度．

解答：解：（1）由方程式可知，v（CO）=v（H₂）=

3mol/L

5min

=0.6 mol?L^-1?min^-1，
答：以CO的濃度變化表示的該反應(yīng)的速率為0.6 mol?L^-1?min^-1；
（2）反應(yīng)的方程式為CO（g）+H₂O（g）  CO₂（g）+H₂（g），經(jīng)過(guò)5min后達(dá)到平衡狀態(tài)，則消耗的CO的物質(zhì)的量為n=vTV=0.6 mol?L^-1?min^-1×0.5L×5min=1.5mol，則n（H₂O）=n（CO）=1.5mol，
所以達(dá)平衡時(shí)H₂O的轉(zhuǎn)化率為：

1.5mol

6mol

×100%=25%，
答：達(dá)平衡時(shí)H₂O的轉(zhuǎn)化率為25%；
（3）①平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度為c（H₂）=c（CO₂）=3mol?L^-1，
c（CO）=4mol?L^-1-3mol?L^-1=1mol?L^-1，c（H₂O）=12mol?L^-1-3mol?L^-1=9mol?L^-1，
則有：在800℃下，該反應(yīng)的K=

c(CO2)? c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

3×3

1×9

=1，故答案為：K=1；
②設(shè)在800℃下，當(dāng)投入1mol CO和4mol H₂O，則初始濃度分別為：c（CO）=2mol?L^-1，c（H₂O）=8mol?L^-1，
混合加熱到平衡時(shí)，H₂的物質(zhì)的量濃度為xmol/L，
       CO（g）+H₂O（g）  CO₂（g）+H₂（g）
起始：2         8                0        0   
轉(zhuǎn)化：x         x                x        x
平衡：2-x        8-x              x        x
則有：

x?x

(2-x)?(8-x)

=1，x=1.6，
答：在800℃下，當(dāng)投入1mol CO和4mol H₂O混合加熱到平衡時(shí)，H₂濃度是c（H₂）=1.6 mol?L^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，題目難度中等，本題注意從反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的計(jì)算的思路和有關(guān)公式的運(yùn)用．