Question

【題目】在某一容積為5 L的密閉容器內，加入 0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化劑存在和800℃的條件下加熱，發生如下反應：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)；ΔH＞0反應中CO2的濃度隨時間變化情況如下圖：

(1)根據上圖數據，反應開始至達到平衡時，CO的化學反應速率為v(CO)＝ mol/(L·min)；反應達平衡時，c(H2)＝____________mol/L，該溫度下的平衡常數K= (計算出結果)。

(2)判斷該反應達到平衡的依據是________________。

① CO減少的化學反應速率和CO2減少的化學反應速率相等

② CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等

③ CO、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化

④ 正、逆反應速率都為零

(3)如要一開始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.1 mol的 CO2和0.1 mol的H2，在相同的條件下，反應達平衡時，c(H2O)＝_____________mol/L。

Answer 1

【答案】

(1)0.003mol/(L．min)；0.03mol/L；9；

(2)①③；

(3)0.01mol/L。

【解析】

試題分析：(1)加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O，則起始濃度c(CO)=c(H2O)==0.04mol/L，平衡時c(CO2)=0.03mol/L，則

CO(g) + H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始濃度/molL-1 ：0.04 0.04 0 0

轉化濃度/molL-1 ：0.03 0.03 0.03 0.03

平衡濃度/molL-1 ：0.01 0.01 0.03 0.03

v(CO2)===0.003mol/(L．min)，反應達到平衡狀態時，c(CO2)=c(H2)=0.03mol/L，K===9；故答案為：0.003mol/(L．min)；0.03mol/L；9；

(2)化學反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，①CO減少的速率和CO2減少的速率相等，該反應的正逆反應速率相等，所以該反應達到平衡狀態，故正確；②根據圖象知，該反應達到平衡狀態時，c(CO2)=c(H2)=0.03mol/L，則c(CO)=c(H2O)=0.01mol/L，當CO、H2O、CO2、H2等濃度都相等時，該反應未達到平衡狀態，故錯誤；③CO、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化時，該反應達到平衡狀態，故正確；④該條件下，可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等但不等于0，故錯誤；故選①③；

(3)如果一開始加入0.1mol的CO、0.1mol的H2O、0.1mol的CO2和0.1mol的H2，與開始時加入0.2mol CO和0.2mol H2O為等效平衡，則兩種條件下，達到平衡狀態時其水的物質的量濃度相等，所以達到平衡狀態時，c(H2O)=═0.01mol/L，故答案為：0.01mol/L。