Question

3．溫度為T₁時，向容積為2L 的密閉容器甲、乙中分別充入一定量的CO和H₂O（g），發(fā)生反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol．相關數(shù)據(jù)如下：

容器	甲		乙
反應物	CO	H2O	CO	H2O
起始時物質的量（mol）	1.2	0.6	2.4	1.2
平衡時物質的量（mol）	0.8	0.2	a	b
達到平衡的時間（min）	t 1		t 2

（1）甲容器中，反應在t₁min 內的平均速率v（H₂）=$\frac{0.2}{{t}_{1}}$mol/（L•min）．
（2）甲容器中，平衡時，反應放出的熱量16.4kJ．
（3）T₁時，反應的平衡常數(shù)K _甲=1．
（4）乙容器中，a=1.6mol．
（5）解釋升高溫度使CO₂平衡濃度降低的原因：該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CO₂平衡濃度降低．

Answer 1

分析 （1）計算出△n（CO），根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算出用CO表示的平均反應速率，然后利用化學計量數(shù)關系計算出v（H₂）；
（2）根據(jù)反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol及平衡時消耗CO的物質的量計算放出熱量；
（3）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
反應前（mol）1.2         0.6               0              0
轉化（mol）   0.4         0.4               0.4           0.4
平衡時（mol）0.8        0.2               0.4            0.4
先根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算平衡時各組分濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算出T₁時反應的平衡常數(shù)K _甲；
（4）反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）為氣體體積不變的反應，壓強不影響化學平衡，則甲、乙達到平衡時CO的轉化率相等，據(jù)此計算出a；
（5）該反應為放熱反應，結合溫度對化學平衡的影響分析．

解答 解：（1）甲容器中，反應在t₁min 內消耗CO的物質的量為：1.2mol-0.8mol=0.4mol，則該時間段內用CO表示的平均反應速率為：v（CO）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.2}{{t}_{1}}$mol/（L•min），根據(jù)化學計量數(shù)與反應速率成正比可知：v（H₂）=v（CO）=$\frac{0.2}{{t}_{1}}$mol/（L•min），
故答案為：$\frac{0.2}{{t}_{1}}$；
（2）甲容器中平衡時消耗CO的物質的量為：1.2mol-0.8mol=0.4mol，根據(jù)反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol可知平衡時放出熱量為：41kJ/mol×0.4mol=16.4kJ，
故答案為：16.4；
（3）發(fā)生反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
反應前（mol）  1.2         0.6               0              0
轉化（mol）     0.4         0.4              0.4           0.4
平衡時（mol）  0.8        0.2               0.4            0.4
在T₁達到平衡狀態(tài)時甲容器中，c（CO）=$\frac{0.8mol}{2L}$0.4mol/L、c（H₂O）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L、c（CO₂）=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L、c（H₂）=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L，
則該溫度下反應的平衡常數(shù)K _甲=$\frac{0.2×0.2}{0.4×0.1}$=1，
故答案為：1；
（4）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）為氣體體積不變的反應，壓強不影響化學平衡，則甲、乙互為等效平衡，達到平衡時反應物轉化率相等，則：$\frac{0.8}{1.2}$=$\frac{a}{2.4}$，解得：a=1.6，
故答案為：1.6；
（5）反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）焓變小于0，為放熱反應，升高溫度后平衡向著逆向移動，導致二氧化碳的濃度減小，
故答案為：該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CO₂平衡濃度降低．

點評 本題考查了化學平衡的計算，題目難度中等，涉及化學反應速率、化學平衡常數(shù)、等效平衡、化學平衡及其影響等知識，注意掌握化學反應速率、化學平衡常數(shù)的概念及表達式，明確化學平衡及其影響，試題知識點較多，充分考查了學生的分析能力及化學計算能力．