Question

2012年8月24日，武漢市一家有色金屬制造廠發生氨氣泄露事故。已知在一定溫度下，合成氨工業原料氣H₂制備涉及下面的兩個反應：
C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)；
CO(g)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO₂(g)。
(1)判斷反應CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)達到化學平衡狀態的依據是________。(多選、漏選、錯選均不得分)
A．容器內壓強不變          B．混合氣體中c(CO)不變
C．v_正(H₂)＝v_逆(H₂O)  D．c(CO₂)＝c(CO)
(2)在2 L定容密閉容器中通入1 mol N₂(g)和3 mol H₂(g)，發生反應：3H₂(g)＋N₂(g) 2NH₃(g)，ΔH＜0，測得壓強－時間圖像如圖甲，測得p₂＝0.6p₁，此時溫度與起始溫度相同，在達到平衡前某一時刻(t₁)若僅改變一種條件，得到如乙圖像。

①若圖中c＝1.6 mol，則改變的條件是________(填字母)；
②若圖中c＜1.6 mol，則改變的條件是__________(填字母)；此時該反應的平衡常數____________。(填字母)(填“增大”、“減小”、“不變”)
A．升溫　　　B．降溫　　　C．加壓　　　D．減壓　　　E．加催化劑
(3)如(2)題中圖甲，平衡時氫氣的轉化率為________。

(4)工業上可利用如下反應：H₂O (g)＋CH₄ (g)  CO(g)＋3H₂(g)制備CO和H₂。在一定條件下1 L的密閉容器中充入0.3 mol H₂O和0.2 mol CH₄，測得H₂(g)和CH₄(g)的物質的量濃度隨時間變化曲線如右圖所示：0～4 s內，用CO(g)表示的反應速率為____________。

Answer 1

(1)BC　(2) ①E　②A　減小
(3)80%　(4)0.025 mol/(L·s)

(1)該反應前后氣體物質的量不變，故壓強不能用來判斷是否達到平衡狀態的標志，選項B、C由平衡狀態特征及本質可知可作為判斷反應達到化學平衡狀態的依據；選項D與平衡狀態無直接關系；
(2)　　3H₂(g) ＋N₂(g)2NH₃(g)，
投料　  3 mol  1 mol      0
轉化量  3x     x           2x
平衡量 3－3x   1－x        2x
反應前后的壓強比等于物質的量比即(4－2x)∶4＝0.6，x＝0.8, c＝1.6 mol，平衡沒移動，但速率加快，所以改變的條件是使用催化劑；c<1.6 mol，逆向移動，且速率加快，只能升高溫度。
(3)由(2)可以求出氫氣的轉化率為80%。
(4)0～4 s內，v(CO)＝v(CH₄)＝0.025 mol/(L·s)。