Question

将不同量的H2O（气） 和CO 气体分别通入到一体积为l L的恒容密闭容器中进行反应：H2O （g）+CO（ g） 催

将不同量的H2O（气） 和CO 气体分别通入到一体积为l L的恒容密闭容器中进行反应：H2O （g）+CO（ g） 催化剂加热CO2 （g）+H2（g）；得到以下三组数据，据此回答下列问题：实验组温度起始量平衡量达到平衡所需时间H2OCOH2CO1650℃1 mol2 mol0.8 mol1.2 mol5 min2900℃0.5 mol1 mol0.2 mol0.8 mol3 min3900℃abcdt（1）①由以上数据，实验1中以v（ CO2） 表示的反应速率为______．②该反应在650℃时平衡常数数值为______，该反应的逆反应为______ （填“吸”或“放”）热反应．③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），且t＜3min，则a、b 应满足的关系是______．（2）如图1、2 表示上述反应在时刻t1达到平衡，在时刻t2因改变某个条件而发生变化的情况：①图1中时刻t2发生改变的条件可能是______ （写2条）②图2中时刻t2发生改变的条件可能是______ （写2条）（3）在850℃时，其平衡常数K=1，850℃时在该容器中同时充人1.0mol CO，3.0mol H2O，1.0mol CO2，5.0mol H2，此时反应向______（填“正反应”或“逆反应”）方向进行，平衡时CO2的物质的量为______．

Answer 1

（1）①根据方程式可知v（CO）=v（CO₂），则v（CO₂）=v（CO）=

2mol?1.2mol 1L

5 min

=0.16mol/（L?min），故答案为：0.16mol/（L?min）；
②H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始 1mol/L    2mol/L            0       0
转化 0.8mol/L   0.8mol/l     0.8mol/l    0.8mol/l
平衡 0.2mol/L   1.2mol/L     0.8mol/l    0.8mol/l 
根据K=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

计算可得该反应在650℃时平衡常数数值为K=

0.8×0.8

0.2×1.2

=

8

3

=2.67，
实验1中CO的转化率为

0.8mol

2mol

×100%=40%，实验2中CO的转化率为

0.2mol

1mol

×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热，逆反应为吸热反应；
故答案为：2.67；吸；
③反应前后气体体积不变，实验2相似的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），为等效平衡，满足CO（g）与H₂O（g）的物质的量为1：2，即a：b=1：2，b=2a，由于到达平衡时间t＜3min，所以速率较实验2快，故a＞0.5（或使用催化剂）．
故答案为：b=2a，a＞0.5（或使用催化剂）．
（2）①图1中，t₂正逆反应速率同时同等程度增大，由于反应前后气体物质的量相同，增大压强化学平衡不发生移动，即正逆反应速率变化程度相同，所以外界条件的改变为加入催化剂或缩小容器体积，故答案为：加入催化剂或缩小容器体积；
②图2中时刻t₂CO₂浓度增大，CO浓度减小，即化学平衡向右移动，又由于在t₂时，二者浓度不变，即压强不变，或者说，不是因为压强变化而导致平衡的移动，只能为温度的影响，或为H₂O（g）或H₂浓度的影响，所以条件为通H₂O（g）或降温或减小H₂浓度，故答案为：通H₂O（g）或降温或减小H₂浓度．
（3）设反应时转化了CO₂xmol/L 
　　　　　　　　　H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始 （mol/L）　  3        1              1        5
转化 （mol/L）    x        x              x        x
平衡 （mol/L）   3+x      1+x            1-x       5-x

Qc=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

1×5

1×3

=

5

3

＞K，所以平衡向逆反应方向进行；
根据K=

(1?x)×(5?x)

(1+x)×(3+x)

=1，可解得x=0.2，所以平衡时CO₂的物质的量为（1mol/L-0.2mol/L）×1L=0.8mol，故答案为：逆反应，0.8mol；