Question

Ⅰ．一定溫度下，將3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：C0₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
（2）已知在700℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=0.6，在1000℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₂=1.0，則該反應(yīng)為

 

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（3）在1000℃下，某時刻CO₂的物質(zhì)的量為2.0mol，則此時v（正）

 

v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．該溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡時，CO₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．
Ⅱ．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）已知反應(yīng)：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）在一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反映達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

a．體系壓強(qiáng)保持不變         b．混合氣體顏色保持不變 
c．SO₃與NO的體積比保持不變  d．每消耗1mol SO₃的同時生成1mol NO₂
測得上述反應(yīng)平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=

 

．
（2）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：Ⅰ、（1）化學(xué)平衡常數(shù)K=

各個產(chǎn)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

各個反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

；
（2）對于吸熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)會增大；
（3）根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)判斷反應(yīng)方向，根據(jù)平衡常數(shù)計算反應(yīng)的二氧化碳的量，再結(jié)合轉(zhuǎn)化率計算二氧化碳的轉(zhuǎn)化率．
Ⅱ、（1）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡，據(jù)三行式以及化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式計算化學(xué)平衡常數(shù)；
（2）從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)，畫一條平行于縱坐標(biāo)的虛線，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說明，升溫時平衡向逆向移動．

解答： 解：Ⅰ、（1）化學(xué)平衡常數(shù)K=

各個產(chǎn)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

各個反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

=

c(CO)?c(H2O)

c(CO2)?c(H2)

，故答案為：

c(CO)?c(H2O)

c(CO2)?c(H2)

；
（2）溫度升高，化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；
（3）CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應(yīng)0.5     0.5      0.5    0.5
平衡1       0.5       0.5   0.5
濃度商Qc=

0．52

1×0.5

=0.5＜1，則反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，所以v（正）＞v（逆）；
3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，則二氧化碳和氫氣的起始濃度分別為1.5mol/L、1mol/L，在1 000℃下，某時刻CO₂的物質(zhì)的量為2.0mol，某時刻二氧化碳的濃度是1mol/L，設(shè)該溫度下達(dá)到平衡時，反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量濃度為x
      CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始：1.5     1         0      0 
反應(yīng)：x       x         x      x
平衡：1.5-x  1-x        x      x

x2

(1.5-x)(1-x)

=1.0，x=0.6
二氧化碳的轉(zhuǎn)化率=

0.6

1.5

×100%=40%，
故答案為：＞；40%；
Ⅱ、（1）反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，故體系的壓強(qiáng)保持不變，故a不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO₂的濃度減小，顏色變淺，故b可以說明反應(yīng)已達(dá)平衡；SO₃和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)；d中所述的兩個速率都是逆反應(yīng)速率，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故選b；
                      O₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
  起始物質(zhì)的體積       a       2a             0     0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積         x        x              x     x
平衡物質(zhì)的體積         a-x     2a-x           x     x
則 

a-x

2a-x

=

1

6

a-x，故x=

4

5

a，故平衡常數(shù)為=

x2

(a-x)(2a-x)

=

8

3

≈2.67，故答案為：b；2.67或

8

3

；
（2）從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)0.5處，畫一條平行于縱坐標(biāo)的虛線，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說明，升溫時平衡向逆向移動．
第二問：工業(yè)生產(chǎn)要考慮速經(jīng)濟(jì)效益，要考慮速度和效率，壓強(qiáng)越大需要的條件越高，花費(fèi)越大．
故答案為：＜；250℃、1.3×10⁴kPa左右，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算，明確化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式及其含義是解本題關(guān)鍵，會利用三段式法進(jìn)行解答，會根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)之間的關(guān)系式確定反應(yīng)方向，題目難度中等．