Question

2．在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（選填“吸熱”、“放熱”）．
（2）能判斷該反應(yīng)是否已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是bc．
a．容器中壓強(qiáng)不變b．混合氣體中c（CO）不變c．v正（H₂）=v逆（H₂O）d．c（CO₂）=c（CO）
（3）若 830℃時(shí)，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反應(yīng)達(dá)到平衡后，其化學(xué)平衡常數(shù)K等于1.0（選填“大于”、“小于”、“等于”）
（4）某溫度下，在2L的密閉容器中，加入1molCO₂和1molH₂充分反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO平衡濃度為0.25mol/L，試判斷此時(shí)的溫度為830℃．
（5）若在（4）所處的溫度下，在1L的密閉容器中，加入2molCO₂和3molH₂充分反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，H₂的物質(zhì)的量為1.8mol．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，溫度升高平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)；
（2）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡；
（3）相同溫度下，CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)與CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）平衡常數(shù)互為倒數(shù)；
（4）計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的量的濃度，再根據(jù)k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)判斷溫度；
（5）令平衡時(shí)參加反應(yīng)的CO₂的物質(zhì)的量為ymol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2      3       0       0
變化（mol）：y      y       y       y
平衡（mol）：2-y    3-y     y       y
再根據(jù)平衡常數(shù)k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=1列方程計(jì)算解答．

解答 解：（1）可逆反應(yīng)CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高化學(xué)平衡常數(shù)越大，升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，溫度升高平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，故該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
故答案為：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；吸熱；
（2）a．該可逆反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，容器內(nèi)壓強(qiáng)自始至終不變，容器中壓強(qiáng)變，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b．隨反應(yīng)進(jìn)行CO的濃度增大，混合氣體中 c（CO）不變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確；
c．υ_正（H₂）=υ_逆（H₂O），不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故c正確；
d．c（CO₂）=c（CO）時(shí)可能處于平衡狀態(tài)，可能不處于平衡狀態(tài)，與反應(yīng)的條件有關(guān)，即與二氧化碳的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故d錯(cuò)誤；
故選：bc；
（3）相同溫度下，CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)與CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）平衡常數(shù)互為倒數(shù)，而 830℃時(shí)CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)K=1，則830℃時(shí)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）平衡常數(shù)為1，故平衡常數(shù)相等，
故答案為：等于；
（4）某溫度下，在2L的密閉容器中，加入1molCO₂和1molH₂充分反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO平衡濃度為0.25mol/L，則：
               CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始濃度（mol）：0.5     0.5     0       0
變化濃度（mol）：0.25    0.25    0.25    0.25
平衡濃度（mol）：0.25    0.25    0.25    0.25
故平衡常數(shù)K=$\frac{0.25×0.25}{0.25×0.25}$=1，故所處溫度為830℃，
故答案為：830；
（5）令平衡時(shí)參加反應(yīng)的CO₂的物質(zhì)的量為ymol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2       3      0       0
變化（mol）：y       y      y       y
平衡（mol）：2-y     3-y    y       y
則平衡常數(shù)K=$\frac{y×y}{（2-y）×（3-y）}$=1，解得y=1.2，故平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量為3mol-1.2mol=1.8mol，
故答案為：1.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，難度中等，掌握化學(xué)平衡常數(shù)的書寫及用途：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．