Question

在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H₂O，在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)；ΔH＞0。

反应中CO₂的浓度随时间变化情况如下图：

(1)根据上图数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为___________；反应达平衡时，c(H₂)=______________。

(2)判断该反应达到平衡的依据是_________。

①CO减少的化学反应速率和CO₂减少的化学反应速率相等

②CO、H₂O、CO₂、H₂的浓度都相等

③CO、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化

④正、逆反应速率都为零

(3)如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.1 mol的CO₂和0.1 mol的H₂，在相同的条件下，反应达平衡时，c(H₂O)=_________。

Answer 1

(1)0.003 mol·L^-1·min^-1  0.03 mol·L^-1

(2)①③  (3)0.01 mol·L^-1

解析：本题是速率和平衡的综合题，考查了速率的基本计算，到达平衡的标志及浓度的有关计算，考查学生的识图能力和分析能力。由图可知10 min时到达平衡，所以(1)v(CO)=c/t=0.03 mol·L^-1/10 min=0.003 mol·L^-1·min^-1

    方程式的化学计量数之比=反应时转化的浓度之比，所以c(H₂)=c(CO)=0.03 mol·L^-1

    到达平衡的标志是各物质的百分组成不变，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零。CO减少的化学反应速率是正反应速率，CO₂减少的化学反应速率是逆反应速率。所以(2)选①③。(3)一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.1 mol的CO₂和0.1 mol的H₂，在相同的条件下等效于加入 0.2 mol的CO和0.2 mol的H₂O，所以平衡时n(H₂O) =0.05 mol,所以c(H₂O)=n(H₂O)/V=0.05 mol/5 L=0.01 mol·L^-1。