Question

17．在10L的容器中，充入CO和H₂O各2mol，在800℃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)有50%的CO轉(zhuǎn)化為CO₂，計(jì)算各物質(zhì)的平衡濃度和平衡常數(shù)．若使CO轉(zhuǎn)化率提高到80%，還需要補(bǔ)充多少摩爾水氣？

Answer 1

分析 800℃時(shí)，在10L的容器中充入CO和H₂O各2mol，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)有50%的CO轉(zhuǎn)化為CO₂，轉(zhuǎn)化的CO₂為1mol，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）：2      2        0       0
變化（mol）：1      1        1       1   
平衡（mol）：1      1        1       1
根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算各物質(zhì)平衡濃度，根據(jù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
設(shè)需要加入xmol水才能使CO平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，則轉(zhuǎn)化的CO為1.6mol，表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，再根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算．

解答 解：800℃時(shí)，在10L的容器中充入CO和H₂O各2mol，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)有50%的CO轉(zhuǎn)化為CO₂，轉(zhuǎn)化的CO₂為1mol，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）：2      2         0       0
變化（mol）：1      1         1       1
平衡（mol）：1      1         1       1
平衡時(shí)c（CO）=c（H₂O）c（CO₂）=c（H₂）=$\frac{1mol}{10L}$=0.1mol/L，
平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.1×0.1}{0.1×0.1}$=1，
設(shè)需要加入xmol水才能使CO平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，則轉(zhuǎn)化的CO為1.6mol，則：
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）：2     2+x      0       0
變化（mol）：1.6   1.6      1.6     1.6
平衡（mol）：0.4   0.4+x    1.6     1.6
故$\frac{1.6×1.6}{0.4×（0.4+x）}$=1，解得x=6
答：平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度均為0.1mol/L，平衡常數(shù)為1，若使CO轉(zhuǎn)化率提高到80%，還需要補(bǔ)充6摩爾水氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及平衡常數(shù)計(jì)算及應(yīng)用，掌握化學(xué)平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，4、計(jì)算轉(zhuǎn)化率等．