Question

20．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：
CO（g）+H₂O（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CO₂（g）+H₂（g），其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關系如表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$，該反應為放熱反應（選填“吸熱”、“放熱”）．
（2）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是BC；
A．容器中壓強不變  B．混合氣體中c（CO）不變  C．v_逆（H₂）=v_正（H₂O） D．c（CO₂）=c（CO）
（3）830℃時，容器中的反應已達到平衡．在其他條件不變的情況下，在此溫度下，若該容器中含有1molCO₂、1.2molH₂、0.75molCO、1.5molH₂O，這狀態(tài)否（是或否）處于平衡狀態(tài)？若不是，反應向哪個方向進行？向逆反應方向．（選填“向正反應方向”、“向逆反應方向”）．
（4）若830℃時，向容器中充入lmolCO、5molH₂O，反應達到平衡后，CO的轉化率為83.3%（或83%，或5/6）．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，但不包含固體和純液體；升高溫度平衡向吸熱方向移動；
（2）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量不變、物質的量濃度不變、百分含量不變以及引起的一系列物理量不變；
（3）先計算濃度商，根據(jù)濃度商與化學平衡常數(shù)相對大小判斷反應進行方向；
（4）根據(jù)化學平衡常數(shù)計算參加反應的CO物質的量，轉化率=$\frac{參加反應的n（CO）}{初始n（CO）}$×100%．

解答 解：（1）化學平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，但不包含固體和純液體，所以該反應化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；升高溫度平衡向吸熱方向移動，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，升高溫度化學平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向移動，則正反應是放熱反應，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；放熱；
（2）A．該反應前后氣體物質的量不變，所以反應是否達到平衡狀態(tài)容器中壓強都不變，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
  B．混合氣體中c（CO）不變時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
  C．v_逆（H₂）=v_正（H₂O）=v_正（H₂），正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
 D．c（CO₂）=c（CO）時該反應可能達到平衡狀態(tài)也可能沒有達到平衡狀態(tài)，與反應物初始量及轉化率有關，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
故選BC；
（3）因為該反應中各氣體計量數(shù)都是1，所以化學平衡常數(shù)也等于生成物物質的量之積與反應物物質的量之積的比，830℃時，化學平衡常數(shù)K=1.0，若該容器中含有1molCO₂、1.2molH₂、0.75molCO、1.5molH₂O，該體系中濃度商=$\frac{1mol×1.2mol}{0.75mol×1.5mol}$=1.07＞1，該反應沒有達到平衡狀態(tài)，要使反應達到平衡狀態(tài)，應該向逆反應方向移動，
故答案為：否；向逆反應方向；
（4）該溫度下化學平衡常數(shù)K為1.0，設參加反應的n（CO）=xmol，根據(jù)方程式知，參加反應的n（H₂O）=n（H₂）=n（CO₂）=n（CO）=xmol，K=$\frac{x．x}{（1-x）．（5-x）}$，x=$\frac{5}{6}$
轉化率=$\frac{參加反應的n（CO）}{初始n（CO）}$×100%=$\frac{\frac{5}{6}mol}{1mol}×100%$=.83.3%（或83%，或5/6），
故答案為：83.3%（或83%，或5/6）．

點評 本題考查化學平衡常數(shù)及其有關計算，側重考查學生對基本概念的理解及化學計算的掌握，明確化學平衡狀態(tài)判斷方法及化學平衡計算中三段式的運用是解本題關鍵，會根據(jù)濃度商與化學平衡常數(shù)相對大小判斷反應方向，題目難度不大．