Question

在某一容積為5 L的密閉容器內，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H₂O，在催化劑存在的條件下高溫加熱，發(fā)生如下反應：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)；ΔH＞0。

反應中CO₂的濃度隨時間變化情況如下圖：

(1)根據(jù)上圖數(shù)據(jù)，反應開始至達到平衡時，CO的化學反應速率為___________；反應達平衡時，c(H₂)=______________。

(2)判斷該反應達到平衡的依據(jù)是_________。

①CO減少的化學反應速率和CO₂減少的化學反應速率相等

②CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都相等

③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化

④正、逆反應速率都為零

(3)如要一開始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.1 mol的CO₂和0.1 mol的H₂，在相同的條件下，反應達平衡時，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：本題是速率和平衡的綜合題，考查了速率的基本計算，到達平衡的標志及濃度的有關計算，考查學生的識圖能力和分析能力。由圖可知10 min時到達平衡，所以(1)v(CO)=c/t=0.03 mol·L^-1/10 min=0.003 mol·L^-1·min^-1

    方程式的化學計量數(shù)之比=反應時轉化的濃度之比，所以c(H₂)=c(CO)=0.03 mol·L^-1

    到達平衡的標志是各物質的百分組成不變，濃度不變，正、逆反應速率相等且不為零。CO減少的化學反應速率是正反應速率，CO₂減少的化學反應速率是逆反應速率。所以(2)選①③。(3)一開始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H₂O、0.1 mol的CO₂和0.1 mol的H₂，在相同的條件下等效于加入 0.2 mol的CO和0.2 mol的H₂O，所以平衡時n(H₂O) =0.05 mol,所以c(H₂O)=n(H₂O)/V=0.05 mol/5 L=0.01 mol·L^-1。