Question

3．已知：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol，相同溫度下，在體積相同的兩個恒溫密閉容器中，加入一定量的反應物發生反應．相關數據如下：

容器編號	起始時各物質物質的量/mol				達平衡過程體系 能量的變化
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	放出熱量：32.8kJ

下列說法中，不正確的是（　　）

• A． 容器①中反應達平衡時，CO的轉化率為80%
• B． 平衡時，兩容器中CO₂的濃度相等
• C． 容器①中CO的轉化率等于容器②中CO₂的轉化率
• D． 容器①中CO反應速率等于H₂O（g）的反應速率

Answer 1

分析 A．根據平衡時放出的熱量，結合熱化學方程式計算參加反應的CO的物質的量，再根據轉化率定義計算；
B．容器①②溫度相同，同一可逆反應正逆平衡常數互為倒數，根據容器①計算平衡常數，令容器②中CO₂的物質的量變化量為amol，表示出平衡時各組分的物質的量，反應前后氣體的體積不變，利用物質的量代替濃度代入平衡常數表達式計算a的值，進而計算CO₂的濃度，
C．根據B中的計算判斷；
D．速率之比等于化學計量數之比．

解答 解：A．平衡時放出的熱量為32.8 kJ，故參加反應的CO的物質的量$\frac{32.8\;kJ}{41kJ}$×1mol=0.8mol，CO的轉化率為$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%，故A正確；
B．容器①②溫度相同，平衡常數相同，根據容器①計算平衡常數，由A計算可知，平衡時CO的物質的量變化量為0.8mol，
則：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol）：1       4         0       0
變化（mol）：0.8     0.8       0.8     0.8
平衡（mol）：0.2     3.2       0.8     0.8
故平衡常數K=$\frac{0.8×0.8}{0.2×3.2}$=1，
故容器②中的平衡常數為1，令容器②中CO₂的物質的量變化量為amol，則：
            CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：1       4         0       0
變化（mol）：a       a         a      a
平衡（mol）：1-a     4-a       a      a
所以$\frac{a×a}{（1-a）×（4-a）}$，解得a=0.8，
由A中計算可知容器①平衡時CO₂的物質的量為0.8mol，容器②中CO₂的物質的量為1mol-0.8mol=0.2mol，容器的體積相同，平衡時，兩容器中CO₂的濃度不相等，故B錯誤；
C．→B計算可知CO₂的轉化率為$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%，故C正確；
D．速率之比等于化學計量數之比，故容器①中CO反應速率等于H₂O的反應速率，故D正確；
故選B．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高考常見題型，題目難度中等，平衡判斷和平衡常數的計算是解題關鍵，有利于培養學生的邏輯推理能力，提高學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力．