Question

2．在一定溫度下將3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
（1）已知在700℃時，該反應的平衡常數(shù)K₁=0.5，則該溫度下反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=2
（2）已知在1 000℃時，該反應的平衡常數(shù)K₃為1.0，則該反應為吸熱反應（填“吸熱”或“放熱”）
（3）能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是C．（填編號）
A．容器中壓強不變B．c（CO₂）=c（CO）
C．生成a mol CO₂的同時消耗a mol H₂D．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
（4）在1 000℃下，某時刻CO₂的物質(zhì)的量為2.0mol，則此時v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）
該溫度下反應達到平衡時，CO₂的轉化率為40%．

Answer 1

分析 （1）反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=$\frac{c（CO{\;}_{2}）．c（H{\;}_{2}）}{c（CO）．c（H{\;}_{2}O）}$，反應CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（CO）．c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）．c（H{\;}_{2}）}$，所以K₁=$\frac{1}{K{\;}_{2}}$，據(jù)此計算；
（2）升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；
（3）當該反應達到平衡狀態(tài)時，同一物質(zhì)的正逆反應速率相等，反應體系中各物質(zhì)的含量不變；
（4）根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)判斷反應方向，根據(jù)平衡常數(shù)計算反應的二氧化碳的量，再根據(jù)轉化率=$\frac{已轉化的量}{起始的量}$×100%計算．

解答 解：（1）反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=$\frac{c（CO{\;}_{2}）．c（H{\;}_{2}）}{c（CO）．c（H{\;}_{2}O）}$，反應CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（CO）．c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）．c（H{\;}_{2}）}$，所以K₁=$\frac{1}{K{\;}_{2}}$=$\frac{1}{0.5}$=2，
故答案為：2；
（2）在700℃時，反應的平衡常數(shù)K₁=0.5，在1000℃時，該反應的平衡常數(shù)K₃為1.0，升高溫度平衡常數(shù)增大，平衡向正反應方向移動，說明正反應是吸熱反應，
故答案為：吸熱；
（3）A．該反應前后氣體的計量數(shù)之和不變，則無論是否達到平衡狀態(tài)，容器中壓強始終不變，則不能根據(jù)壓強判斷是否達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
B．c（CO₂）=c（CO），該反應可能達到平衡狀態(tài)，也可能沒有達到平衡狀態(tài)，與反應物濃度及轉化率有關，所以不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
C．生成a mol CO₂的同時消耗a mol H₂，說明同一物質(zhì)的正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
D．混合氣體的質(zhì)量不變、物質(zhì)的量不變，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，不能據(jù)此判斷是否達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
故選C；
（4）CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應0.5     0.5      0.5    0.5
平衡1       0.5       0.5   0.5
濃度商=$\frac{（0.5）{\;}^{2}}{1×0.5}$=0.5＜1，則反應向正反應方向移動，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，
設該溫度下達到平衡時，反應的二氧化碳的物質(zhì)的量濃度為x
    CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應x       x         x      x
平衡1.5-x  1-x        x      x
$\frac{x{\;}^{2}}{（1.5-x）．（1-x）}$=1，x=0.6
二氧化碳的轉化率=$\frac{0.6mol/L}{1.5mol/L}$×100%=40%，
故答案為：＞；40%．

點評 本題考查了化學平衡常數(shù)的有關計算，明確化學平衡常數(shù)的表達式及其含義是解本題關鍵，會利用三段式法進行解答，會根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)之間的關系式確定反應方向，題目難度中等．