工业上利用反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g);△H=Q kJ•mol-1,制备H2.已知

工业上利用反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g);△H=Q kJ•mol-1,制备H2.已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图所示.若在一容积固定的密闭容器中,于850℃时发生上述反应,并测得容器内各物质的浓度(mol•L-1)随时间的变化关系如下表:
t/minCO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
3c1c2c3c4
4c1c2c3c4
已知:850℃时该反应的化学平衡常数K=1.0,请回答下列问题:
(1)下列可以判断该反应达到化学平衡状态的是______.
A.单位时间内减少CO(g)的浓度等于生成CO2(g)的浓度
B.反应容器内的压强不发生变化
C.混合气体中H2(g)的浓度不再发生改变
D.氢气的生成速率等于水的消耗速率
(2)Q______0(填“>”、“=”或“<”).
(3)若在850℃时向反应容器中充入H2O(g),K值______(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)达平衡时CO2的反应速率______,CO(g)的转化率为______.
还是大豆 1年前 已收到1个回答 举报

ydpjzdx 花朵

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解题思路:(1)A.任何时候,正反应速率之比等于化学计量数之比;B.反应前后气体的物质的量不变,温度一定,容器中压强始终不变;C.反应达到平衡状态时,各物质的浓度不变;D.氢气的生成速率等于水的消耗速率,正逆反应速率相等;(2)由图可知,温度越高平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应移动,据此判断△H;(3)平衡常数只与温度有关,由图可知升高反应体系的温度平衡常数减小;(4)根据三段式解题法,求出反应混合物各组分浓度的变化量、平衡时各组分的浓度,转化率=CO浓度变化量CO的起始量×100%.

(1)A.任何时候,单位时间内减少CO(g)的浓度等于生成CO2(g)的浓度,不能说明到达平衡,故A错误;
B.反应前后气体的物质的量不变,温度一定,容器中压强始终不变,所以压强不发生变化,不能说明到达平衡,故B错误;
C.反应达到平衡状态时,各物质的浓度不变,说明到达平衡状态,故C正确;
D.任何时候,氢气的生成速率等于水的消耗速率,不能说明到达平衡状态,故D错误;
故答案为:C.
(2)由图可知,温度越高平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故△H<0,故答案为:<;
(3)在850℃时向反应容器中充入H2O(g),平衡正向移动,但K值不变,平衡常数随温度变化,故答案为:不变;
(4)设一氧化碳消耗浓度为a
CO+H2O(g)⇌CO2 +H2
起始(mol/L)0.2000.300 00
反应(mol/L) aa aa
平衡(mol/L)0.200-a0.300-a a a
k=
c(CO2)c(H2)
c(CO)c(H2O)=[a×a
(0.200-a)(0.300-a)=1,解得a=0.12,
所以c2=0.300-a=0.18,
达平衡时CO2的反应速率=
0.18mol/L-0.062mol/L/3min]=0.04mol/L•min;
CO(g)的转化率为[CO浓度变化量/CO的起始量]×100%=[0.12/0.200]×100%=60%,
故答案为:0.04 mol/(L•min); 60%.

点评:
本题考点: 化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断;化学平衡的计算.

考点点评: 本题考查化学平衡常数及影响因素、平衡移动、平衡状态的判断以及计算等,难度中等,注意平衡状态的判断,选择的物理量随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态.

1年前

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