Question

12．700℃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下表（表中t₁＜t₂）．下列說法正確的是（　　）

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

• A． 反應在t₁min內的平均速率為v（H₂）=$\frac{0.4}{{t}_{1}}$mol．L^-1．min^-1
• B． 溫度升至800℃，上述反應平衡常數為0.64，則正反應為吸熱反應
• C． 保持其他條件不變，若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和H₂O的轉化率均增大
• D． 保持其他條件不變，若起始時向容器中充入0.60mol CO和1.20 mol H₂O，則到達平衡時，n（CO₂）=0.40 mol

Answer 1

分析 A．由表中數據可知，t₁min內參加反應的CO的物質的量為1.2mol-0.8mol=0.4mol，根據v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算v（CO），再根據速率之比等于化學計量數之比計算v（H₂）；
B、t₁min時n（CO）=0.8mol，n（H₂O）=0.6mol-0.4mol=0.2mol，t₂min時n（H₂O）=0.2mol，說明t₁min時反應已經達到平衡狀態，反應前后氣體的體積不變，利用物質的量代替濃度計算700℃時平衡常數，比較不同溫度下的平衡常數大小判斷反應的熱效應；
C、保持其他條件不變，增加一種反應物的濃度，平衡向正反應方向移動，另一種反應物的轉化率增大，自身轉化率降低；
D、CO與H₂O按物質的量比1：1反應，充入0.60 mol CO和1.20 mol H₂O與充入1.20 mol CO和0.6mol H₂O到達平衡時對應生成物的濃度、物質的量相同．

解答 解：A、由表中數據可知，t₁min內參加反應的CO的物質的量為1.2mol-0.8mol=0.4mol，v（CO）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{{t}_{1}}$=$\frac{0.2}{{t}_{1}}$mol/（L•min），速率之比等于化學計量數之比計算v（H₂）=v（CO）=$\frac{0.2}{{t}_{1}}$mol/（L•min），故A錯誤；
B、t₁min時n（CO）=0.8mol，n（H₂O）=0.6mol-0.4mol=0.2mol，t₂min時n（H₂O）=0.2mol，說明t₁min時反應已經達到平衡狀態，此時n（CO）=0.8mol，n（H₂O）=0.2mol，n（CO₂）=c（H₂）=△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，反應前后氣體的體積不變，利用物質的量代替濃度計算700℃時平衡常數，則K=$\frac{0.4×0.4}{0.8×0.8}$=1，溫度升至800℃，上述反應平衡常數為0.64，說明溫度升高，平衡是向左移動，故正反應為放熱反應，故B錯誤；
C．保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20molH₂O，與原平衡相比，平衡向右移動，達到新平衡時CO轉化率增大，H₂O轉化率減小，H₂O的體積分數會增大，故C錯誤；
D、CO與H₂O按物質的量比1：1反應，充入0.60 mol CO和1.20 mol H₂O與充入1.20 mol CO和0.6mol H₂O，平衡時生成物的濃度對應相同，t₁min時n（CO）=0.8mol，n（H₂O）=0.6mol-0.4mol=0.2mol，t₂min時n（H₂O）=0.2mol，說明t₁min時反應已經達到平衡狀態，根據化學方程式可知，則生成的n（CO₂）=0.4mol，故D正確；
故選D．

點評 本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，注意掌握化學平衡及其影響因素，明確化學反應速率的概念及表達式，試題培養了學生的化學計算能力．