Question

【題目】氫氣是一種清潔能源。可由CO和水蒸氣反應制備，其能量變化如下圖所示。

(1)該反應為可逆反應。在800 ℃時，若CO的起始濃度為2.0 mol·L-1，水蒸氣的起始濃度為3.0 mol·L-1，達到化學平衡狀態后，測得CO2的濃度為1.2 mol·L-1，則此反應的平衡常數為___，隨著溫度升高該反應的化學平衡常數的變化趨勢是___。（填“變大”、“變小”或“不變”）

(2)某溫度下，該反應的平衡常數為K=1/9。該溫度下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中投入H2O(g)和CO(g)，其起始濃度如下表所示。下列判斷不正確的是____(填字母)。

起始濃度	甲	乙	丙
c(H2O)/mol·L-1	0.010	0.020	0.020
c(CO)/mol·L-1	0.010	0.010	0.020

A. 反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢

B. 平衡時，甲中和丙中H2O的轉化率均是25%

C. 平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.015 mol·L-1

D. 平衡時，乙中H2O的轉化率大于25%

(3)一定條件下，可逆反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，達到平衡后：

①加催化劑，v(正)、v(逆)都發生變化，且變化的倍數__(填“相等”或“不相等”)。

②縮小體積使體系壓強增大，則v(正)___，v(逆)___(填“增大”、“減小”或“不變”)，v(正)變化的倍數__v(逆)變化的倍數(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③降溫，v(正) ____，v(逆)__(填“增大”、“減小”或“不變”)。

④溫恒壓，再通入一定量的He，達到新平衡時，N2的轉化率__，c(H2)將__(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】1 變小 CD 相等 增大 增大 大于 減小 減小 減小 減小

【解析】

（1）利用三段式列式計算；根據圖中能量的轉化關系判斷反應是放熱反應，再結合化學平衡常數與溫度的關系作答；

（2）A. 根據濃度對化學反應速率的影響作答；

B. 設甲中轉化的H2O(g)的濃度為xmol·L-1進行求解；再結合等效平衡思想分析丙中的轉化率；

C. 結合轉化率求出丙中的平衡濃度；

D. 利用等效平衡思想分析作答；

（3）根據外界因素對化學反應速率與化學平衡的綜合影響分析作答。

（1）　　 CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)

起始濃度(mol·L-1) 2.0 3.0 0 0

轉化濃度(mol·L-1) 1.2 1.2 1.2 1.2

平衡濃度(mol·L-1) 0.8 1.8 1.2 1.2

故平衡常數K==1；

根據能量變化關系圖可知該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小。

(2)A. 反應物濃度越大，反應速率越大，故開始時反應速率大小：甲<乙<丙，A項正確；

B. 設甲中轉化的H2O(g)的濃度為xmol·L-1，則K=，故x=0.0025，即轉化率為25%，丙中加入的CO(g)和H2O(g)的比與甲中相同，故轉化率相同，B項正確；

C. 平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，由于轉化率為25%，故丙中c(CO2)=0.02 mol·L-1×25%=0.005 mol·L-1，C項錯誤；

D. 若乙中c(H2O)=0.01 mol·L-1，平衡時H2O的轉化率等于25%，但乙中c(H2O)=0.02 mol·L-1，故其轉化率小于25%，D項錯誤；

故答案選CD；

（3）可逆反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，

①加催化劑，v(正)、v(逆)會同等程度增大，故答案為：相等。

②縮小體積使體系壓強增大，v(正)與v(逆)均增大，v(正)變化的倍數大于v(逆)變化的倍數，使平衡向正反應方向移動，知道最終v(正)與v(逆)相等，達到新的平衡狀態，故答案為：增大；增大；大于；

③降溫，化學反應速率減小，則v(正)與v(逆)均減小，故答案為：減小；減小；

④恒溫恒壓，再通入一定量的He，相當于增大反應氣體的體積，反應物的濃度減小，等效于恒容條件下減小壓強，則平衡會向逆反應方向移動，故達到新平衡時，N2的轉化率減小，因體積增大導致c(H2)也將減小，故答案為：減小；減小。