Question

6．在體積為1L的密閉容器中，進(jìn)行如下可逆反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），化學(xué)平衡常數(shù)（K）與溫度（T）的關(guān)系如下表：

t（℃）	700	800	850	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

請(qǐng)回答下列問題：
（1）該可逆反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．
（2）升高溫度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向（填“正反應(yīng)方向”或“逆反應(yīng)方向”）移動(dòng)．
（3）能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是BC．
A．容器中的壓強(qiáng)不變
B．H₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變
C．兩個(gè)C=O鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H-O鍵斷裂
D．K不變
E．c（CO₂）=c（CO）
（4）某溫度下，平衡濃度符合下列關(guān)系：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），此時(shí)的溫度為850℃；在此溫度下，若該容器中含有1mol CO₂、1.2mol H₂、0.75mol CO、1.5molH₂O（g），則此時(shí)反應(yīng)所處的狀態(tài)為向正反應(yīng)方向進(jìn)行中（填“向正反應(yīng)方向進(jìn)行中”、“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行中”或“平衡狀態(tài)”）．
（5）在850℃下，將1.5mol CO₂、1.0mol H₂混合于該1L的密閉容器中，在該溫度下達(dá)到平衡時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率為60%．

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；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度平衡常數(shù)增大，說明升高溫度平衡正向移動(dòng)；
（3）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變化說明到達(dá)平衡；
（4）某溫度下，平衡濃度符合：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），說明平衡常數(shù)K=1；
計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
（5）設(shè)氫氣轉(zhuǎn)化率為x，則轉(zhuǎn)化的氫氣為xmol，表示出平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量，再利用平衡常數(shù)列方程計(jì)算解答．

解答 解：（1）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；
（2）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)方向移動(dòng)
故答案為：正反應(yīng)方向；
（3）A．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．到達(dá)平衡時(shí)各組分含量不變，H₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故B正確；
C．兩個(gè)C=O鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H-O鍵斷裂，兩個(gè)H-O鍵斷裂時(shí)會(huì)生成2個(gè)C=O，說明二氧化碳的生成速率與消耗速率相等，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故C正確；
D．溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D錯(cuò)誤；
E．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E錯(cuò)誤；
故選：BC；
（4）根據(jù)c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O）可知，該溫度下的平衡常數(shù)$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=1，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故此時(shí)溫度為850℃，
此時(shí)濃度商Qc=$\frac{0.75×1.5}{1×1.2}$=0.94＜850℃時(shí)平衡常數(shù)K=1，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，
故答案為：850℃；向正反應(yīng)方向進(jìn)行中；
（5）設(shè)氫氣轉(zhuǎn)化率為x，轉(zhuǎn)化的氫氣為xmol，則：
            CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1.5     1        0       0
變化量（mol）：x       x        x       x
平衡量（mol）：1.5-x   1-x      x       x
則$\frac{x×x}{（1.5-x）×（1-x）}$=1，解得x=60%，
故答案為：60%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用、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)的書寫與應(yīng)用，注意判斷化學(xué)平衡狀態(tài)，選擇的物理量應(yīng)是隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生不變，當(dāng)該物理量不再變化時(shí)，說明到達(dá)平衡狀態(tài)．