Question

16．在某一容積為5L的密閉容器內，加入0.2mol 的CO和0.2mol的H₂O（g），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），反應放出熱量．反應中CO₂的濃度隨時間變化的情況如圖所示．
（1）根據圖中數據，從反應開始至達到平衡時，H₂O（g）的化學反應速率為0.003mol/（L．min）；反應平衡時c（H₂）=0.03mol/L．
（2）平衡時CO的轉化率為75%，由題意可知，在該條件下0.2mol CO₂ （g）和0.2H₂ mol具有的總能量大于（填大于、小于或等于）0.2mol H₂O（g）和0.2molCO具有的總能量
（3）為進一步使該反應的反應速率增大，可以采取的措施可以是增大濃度、升高溫度或加入催化劑（任寫一種）（填一種即可）
（4）在此條件下判斷該反應達到平衡的依據是AC（填序號）．
A．CO減少的化學反應速率和CO₂減少的化學反應速率相等
B．容器內壓強保持不變
C．CO、H₂O容器內氣體總質量保持不變
D．混合氣體的密度不再變化時．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時△c（CO₂）=0.03mol/L，由方程式可知△c（CO）=△c（H₂）=△c（CO₂），根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO）；
（2）平衡時參加反應的c（CO）=△c（CO₂）=0.03mol/L，反應初始c（CO）=$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，CO轉化率=$\frac{反應的c（CO）}{初始c（CO）}$×100%；反應物總能量小于生成物總能量時吸收熱量；
（3）增大濃度、升高溫度、加入催化劑等方法都能加快反應速率；
（4）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量、物質的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變．

解答 解：（1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時△c（CO₂）=0.03mol/L，由方程式可知△c（CO）=△c（H₂）=△c（CO₂）=0.03mol/L，即平衡時c（H₂）=0.03mol/L，則v（CO）=$\frac{0.03mol/L}{10min}$=0.003mol/（L．min），故答案為：0.003mol/（L．min）；0.03mol/L；
（2）平衡時參加反應的c（CO）=△c（CO₂）=0.03mol/L，反應初始c（CO）=$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，CO轉化率=$\frac{反應的c（CO）}{初始c（CO）}$×100%=$\frac{0.03mol/L}{0.04mol/L}$×100%=75%；反應物總能量小于生成物總能量時吸收熱量，該反應的正反應是吸熱反應，所以在該條件下0.2mol CO₂ （g）和0.2H₂ mol具有的總能量大于0.2mol H₂O（g）和0.2molCO具有的總能量，
故答案為：75%；大于；
（3）增大濃度、升高溫度、加入催化劑等方法都能加快反應速率，所以要使該反應速率加快，可以采用增大濃度、升高溫度或加入催化劑的方法，故答案為：增大濃度、升高溫度或加入催化劑；
（4）A．CO減少的化學反應速率和CO₂減少的化學反應速率相等，反應方向為相反，且同一種物質的反應速率相等，所以達到平衡狀態，故正確；
B．反應前后氣體總物質的量不變，所以容器內壓強始終保持不變，不能判斷平衡狀態，故錯誤；
C．CO、H₂O容器內氣體總質量保持不變時，正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態，故正確；
D．反應前后氣體總質量不變、容積不變，則混合氣體的密度始終不變，所以不能判斷平衡狀態，故錯誤；
故選AC．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡狀態判斷、化學反應速率影響因素等知識點，側重考查學生理解、分析、計算能力，注意總結化學平衡狀態判斷方法，（4）題的D選項中密度不能作為判斷依據，為易錯點．