Question

在某一容積為5L的密閉容器內(nèi)，加入0.2mol CO和0.2mol H₂O，在催化劑存在的條件下高溫加熱，發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H（g）△H＞0，反應(yīng)中CO₂的濃度隨時(shí)間變化情況如圖所示：
（1）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)，CO的化學(xué)反應(yīng)速率為

0.003mol/（L．min）

，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（H₂）=

0.03mol/L

．
（2）判斷該反應(yīng)達(dá)平衡的依據(jù)是

①③

（填序號）．
①CO減少的速率和CO₂減少的速率相等        
②CO、H₂O、CO₂、H₂等濃度都相等
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化   
④該條件下正、逆反應(yīng)速率都為零
（3）如果一開始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的CO₂和0.1mol的H₂，在相同條件下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，c（H₂O）=

0.01mol/L

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)v=

△C

△t

計(jì)算二氧化碳的平均反應(yīng)速率，再結(jié)合同一時(shí)間段內(nèi)同一可逆反應(yīng)中，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算一氧化碳的平均反應(yīng)速率；反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，二氧化碳的物質(zhì)的量濃度等于氫氣的物質(zhì)的量濃度；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變；
（3）如果一開始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的CO₂和0.1mol的H₂，與開始時(shí)加入0.2mol CO和0.2mol H₂O為等效平衡，則兩種條件下，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)其水的物質(zhì)的量濃度相等．

解答：解：（1）v（CO₂）=

△C

△t

=

0.03mol/L

10min

=0.003mol/（L．min），同一時(shí)間段內(nèi)同一可逆反應(yīng)中，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算一氧化碳的平均反應(yīng)速率，所以v（CO）=v（CO₂）=0.003mol/（L．min）；反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，c（CO₂）=c（H₂）=0.03mol/L，
故答案為：0.003mol/（L．min）；0.03mol/L；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，
①CO減少的速率和CO₂減少的速率相等，該反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等，所以該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；        
②根據(jù)圖象知，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，c（CO₂）=c（H₂）=0.03mol/L，則c（CO）=c（H₂O）=

0.2mol

5L

-0.03mol/L=0.01mol/L，當(dāng)CO、H₂O、CO₂、H₂等濃度都相等時(shí)，該反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
③CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；   
④該條件下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等但不等于0，故錯(cuò)誤；
故選①③；
（3）如果一開始加入0.1mol的CO、0.1mol的H₂O、0.1mol的CO₂和0.1mol的H₂，與開始時(shí)加入0.2mol CO和0.2mol H₂O為等效平衡，則兩種條件下，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)其水的物質(zhì)的量濃度相等，所以達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，c（H₂O）=

0.2mol-0.03mol/(L．min)×10min×5L

5L

=

0.2mol

5L

-0.03mol/L=0.01mol/L，
故答案為：0.01mol/L．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、平衡濃度的計(jì)算等知識點(diǎn)，明確可逆反應(yīng)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)、反應(yīng)速率的計(jì)算公式即可解答，正確理解等效平衡，為學(xué)習(xí)難點(diǎn)．