已知:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol相同温度下,在体积相同的两个恒温密闭容器中,加入一定量的反应物发生反应.相关数据如下:容器编号 起始时各物质物质的量/mol 达平衡过程体系能量的变化CO H2O CO2 H2① 1 4 0 0 放出热量:32.8 kJ② 0 0 1 4 热量变化:Q下列说法中,不正确的是( )A. 容器①中反应达平衡时,CO的转化率为80%B. 容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率C. 平衡时,两容器中CO2的浓度相等D. 容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率
已知:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol相同温度下,在体积相同的两个恒温密闭容器中,加入一定量的反应物发生反应.相关数据如下:
容器编号 | 起始时各物质物质的量/mol | 达平衡过程体系 能量的变化 |
|||
CO | H2O | CO2 | H2 | ||
① | 1 | 4 | 0 | 0 | 放出热量:32.8 kJ |
② | 0 | 0 | 1 | 4 | 热量变化:Q |
A. 容器①中反应达平衡时,CO的转化率为80%
B. 容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率
C. 平衡时,两容器中CO2的浓度相等
D. 容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率
A、平衡时放出的热量为32.8 kJ,故参加反应的CO的物质的量
×1mol=0.8mol,CO的转化率为32.8 kJ 41kJ
×100%=80%,故A正确;0.8mol 1mol
B、容器①②温度相同,平衡常数相同,根据容器①计算平衡常数,由A计算可知,平衡时CO的物质的量变化量为0.8mol,则:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol):1 4 0 0
变化(mol):0.8 0.8 0.8 0.8
平衡(mol):0.2 3.2 0.8 0.8
故平衡常数k=
=1,0.8×0.8 0.2×3.2
故容器②中的平衡常数为1,令容器②中CO2的物质的量变化量为amol,则:
CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)
开始(mol):1 4 0 0
变化(mol):a a a a
平衡(mol):1-a 4-a a a
所以
,解得a=0.8a×a (1−a)×(4−a)
CO2的转化率为
×100%=80%,故B正确;0.8mol 1mol
C、由A中计算可知容器①平衡时CO2的物质的量为0.8mol,由B中计算可知容器②中CO2的物质的量为1mol-0.8mol=0.2mol,容器的体积相同,平衡时,两容器中CO2的浓度不相等,故C错误;
D、速率之比等于化学计量数之比,故容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率,故D正确;
故选C.
答案解析:A、根据平衡时放出的热量,结合热化学方程式计算参加反应的CO的物质的量,再根据转化率定义计算;
B、容器①②温度相同,同一可逆反应正逆平衡常数互为倒数,根据容器①计算平衡常数,令容器②中CO2的物质的量变化量为amol,表示出平衡时各组分的物质的量,反应前后气体的体积不变,利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算a的值,进而计算CO2的转化率,
C、根据B中的计算判断;
D、速率之比等于化学计量数之比.
考试点:化学平衡的计算.
知识点:本题考查化学平衡的有关计算,难度中等,注意C选项中可以利用代换法理解解答.