Question

一定溫度下2 L的恒容容器甲中,加入2 mol碳和2 mol CO₂發(fā)生如下反應(yīng): C(s)+CO₂(g) 2CO(g)　ΔH>0,測得容器中CO₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示。

(1)該反應(yīng)的ΔS　　0(填“>”、“<”或“=”)。在　　　　(填“較高”或“較低”)溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。 
(2)列式并計(jì)算上述溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)　　　　　　　　　　　(結(jié)果保留一位小數(shù))。 
(3)向上述平衡體系中再通入CO₂,則CO₂的轉(zhuǎn)化率　　　　(填“增大”、“減小”、“不變”或“無法確定”)。 
(4)相同溫度下,2 L的恒容容器乙中加入4 mol碳和4 mol CO₂,達(dá)到平衡。請?jiān)趫D中畫出乙容器中CO₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間t變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖。(注明平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量)
(5)相同溫度下,2 L的恒容容器丙中加入4 mol碳、4 mol CO₂和4 mol CO。開始反應(yīng)時(shí)v_正　　　　 v_逆(填“>”、“<”或“=”)。 

Answer 1

(1)>　較高　
(2)K=c²(CO)/c(CO₂)=1.24²/0.38≈4.0
(3)減小
(4)

(5)>

(1)根據(jù)方程式可知,該反應(yīng)是熵值增加的,由于反應(yīng)是吸熱反應(yīng),根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS,要使該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,ΔG<0,則需要在高溫下。
(2)平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量是0.76 mol,則消耗CO₂是(2-0.76) mol="1.24" mol,所以生成CO是2.48 mol,因此CO₂和CO的濃度分別是0.38 mol/L和1.24 mol/L,所以K=c²(CO)/c(CO₂)=1.24²/0.38≈4.0。
(3)增大CO₂的濃度,則平衡向正反應(yīng)方向移動,但CO₂的轉(zhuǎn)化率降低。
(4)由于CO₂的濃度增大,所以反應(yīng)速率加快,達(dá)到平衡的時(shí)間減少。設(shè)消耗CO₂ x mol,則生成CO為2x mol,所以有K=c²(CO)/c(CO₂)=x²/(2-0.5x)=4.0,解得x="2" mol,據(jù)此可畫出示意圖。
(5)由于此時(shí)c²(CO)/c(CO₂)=2²/2=2<4.0,所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,則正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。