Question

【題目】某溫度下，H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)的平衡常數K＝，該溫度下在甲、乙、丙、丁四個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如表所示：

起始濃度	甲	乙	丙	丁
c(H2)/mol·L-1	0.010	0.020	0.01	0.020
c(CO2)/mol·L-1	0.010	0.010	0.02	0.020

下列判斷不正確的是

A.平衡時，丙中CO2的轉化率小于60%

B.平衡時，甲中和丁中H2的轉化率均是60%

C.平衡時，乙中H2和丙中CO2的物質的量濃度相同，均為0.014 mol·L-1

D.平衡時，乙中和丙中CO的體積分數相同

Answer 1

【答案】C

【解析】

A. 設甲容器中平衡時二氧化碳轉化物質的量濃度為xmol/L，可列出三段式：

H2(g)＋ CO2(g) H2O(g)＋CO(g)

起始(mol/L) 0.01 0.01

轉化(mol/L) x x x x

平衡(mol/L) 0.01-x 0.01-x x x

平衡常數為，解得：x=0.006，則甲中CO2的轉化率為，丙和甲對比，丙相當于在甲的基礎上增加了CO2的量，當增加一種反應物的濃度時，可提高另一反應物的轉化率，而本身轉化率降低，則丙中CO2的轉化率會減小，即小于60%，A項正確；

B. 甲容器中CO2的轉化率為60%，丁和甲對比，丁相當于在甲的基礎上又同等程度增大了反應物的用量，則丁的平衡狀態相當于對甲進行加壓，但是該反應前后氣體體積不變，增大壓強，化學平衡不移動，物質的轉化率不變，所以平衡時，甲中和丁中H2的轉化率均是60%，B項正確；

C. 由于溫度相同，乙和丙容器中的平衡常數相等，都為K＝，

設乙容器中平衡時氫氣轉化物質的量濃度為zmol/L，可列出三段式：

H2(g)＋ CO2(g) H2O(g)＋CO(g)

起始(mol/L) 0.02 0.01

轉化(mol/L) z z z z

平衡(mol/L) 0.02-z 0.01-z z z

平衡常數為K==

同理，可設丙容器中平衡時氫氣轉化物質的量濃度為ymol/L，可列出三段式，

H2(g)＋ CO2(g) H2O(g)＋CO(g)

起始(mol/L) 0.01 0.02

轉化(mol/L) y y y y

平衡(mol/L) 0.01-y 0.02-y y y

平衡常數為，

以上兩個方程式中，解得z=y，則乙中H2和丙中CO2的物質的量濃度相同；

由A項知，甲容器中充入0.01mol/L H2和0.01mol/LCO2，達到平衡狀態時，H2的濃度為0.004 mol/L，乙容器中充入0.02mol/L H2和0.01mol/LCO2，相當于在甲容器平衡的基礎上，再充入0.01 mol/L H2，如果平衡不移動，H2濃度為0.014 mol/L，但是充入H2，平衡正向移動，因此重新平衡時H2濃度應小于0.014 mol/L，則乙容器達到平衡時時H2濃度應小于0.014 mol/L，同理分析丙容器，達到平衡時時CO2濃度應小于0.014 mol/L；C項錯誤；

D. 由C項分析可知，乙中和丙中達到平衡時CO物質的量濃度相同，該反應前后氣體物質的量不變，則反應后混合氣體的總物質的量濃度均為0.03mol/L，則計算出乙中和丙中CO的體積分數相同，D項正確；

答案選C。