已知:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol相同溫度下,在體積相同的兩個恆溫密閉容器

題目:

已知:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol相同溫度下,在體積相同的兩個恆溫密閉容器中,加入一定量的反應物發生反應.相關數據如下:

容器編號 起始時各物質物質的量/mol 達平衡過程體系
能量的變化
CO H2O CO2 H2
1 4 0 0 放出熱量:32.8 kJ
0 0 1 4 熱量變化:Q

下列說法中,不正確的是(  )
A. 容器①中反應達平衡時,CO的轉化率爲80%
B. 容器①中CO的轉化率等於容器②中CO2的轉化率
C. 平衡時,兩容器中CO2的濃度相等
D. 容器①中CO反應速率等於H2O的反應速率

解答:

A、平衡時放出的熱量爲32.8 kJ,故參加反應的CO的物質的量
32.8 kJ
41kJ×1mol=0.8mol,CO的轉化率爲
0.8mol
1mol×100%=80%,故A正確;
B、容器①②溫度相同,平衡常數相同,根據容器①計算平衡常數,由A計算可知,平衡時CO的物質的量變化量爲0.8mol,則:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
開始(mol):1       4         0       0
變化(mol):0.8     0.8       0.8     0.8
平衡(mol):0.2     3.2       0.8     0.8
故平衡常數k=
0.8×0.8
0.2×3.2=1,
故容器②中的平衡常數爲1,令容器②中CO2的物質的量變化量爲amol,則:
            CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)
開始(mol):1       4         0       0
變化(mol):a       a         a      a
平衡(mol):1-a     4-a       a      a
所以
a×a
(1−a)×(4−a),解得a=0.8
CO2的轉化率爲
0.8mol
1mol×100%=80%,故B正確;
C、由A中計算可知容器①平衡時CO2的物質的量爲0.8mol,由B中計算可知容器②中CO2的物質的量爲1mol-0.8mol=0.2mol,容器的體積相同,平衡時,兩容器中CO2的濃度不相等,故C錯誤;
D、速率之比等於化學計量數之比,故容器①中CO反應速率等於H2O的反應速率,故D正確;
故選C.

試題解析:

A、根據平衡時放出的熱量,結合熱化學方程式計算參加反應的CO的物質的量,再根據轉化率定義計算;
B、容器①②溫度相同,同一可逆反應正逆平衡常數互爲倒數,根據容器①計算平衡常數,令容器②中CO2的物質的量變化量爲amol,表示出平衡時各組分的物質的量,反應前後氣體的體積不變,利用物質的量代替濃度代入平衡常數表達式計算a的值,進而計算CO2的轉化率,
C、根據B中的計算判斷;
D、速率之比等於化學計量數之比.

名師點評:

本題考點: 化學平衡的計算.
考點點評: 本題考查化學平衡的有關計算,難度中等,注意C選項中可以利用代換法理解解答.

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