Question

15．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)系如表所示：
T/℃700 800 830  1000  1200
K   0.6 0.9 1.0  1.7    2.6
回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$．
（2）該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O）．試判斷此時(shí)的溫度為830℃．此溫度下加入1mol CO₂（g）和1molH₂（g），充分反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．
（4）在800℃時(shí)，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時(shí)刻測(cè)得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c（CO₂）=2mol/L，c（H₂）=1.5mol/L，c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=3mol/L，則正、逆反應(yīng)速率的比較為v（正）＜v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）．

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)，而升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)；
（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），說明平衡常數(shù)K=1；
CO₂、H₂的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則二者平衡濃度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡時(shí)CO（g）、H₂O（g）濃度相等，結(jié)合平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=1，可知平衡時(shí)c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），根據(jù)碳元素守恒可知，平衡時(shí)n（CO₂）=n（CO₂）=0.5mol，進(jìn)而計(jì)算二氧化碳轉(zhuǎn)化率；
（4）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．

解答 解：（1）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式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，升高溫度平衡常數(shù)增大，說明升高溫度平衡正向移動(dòng)，而升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸熱；
（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），說明平衡常數(shù)K=1，故溫度為830℃；
CO₂、H₂的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則二者平衡濃度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡時(shí)CO（g）、H₂O（g）濃度相等，結(jié)合平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=1，可知平衡時(shí)c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），根據(jù)碳元素守恒可知，平衡時(shí)n（CO₂）=n（CO₂）=$\frac{1mol}{2}$=0.5mol，故二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%，
故答案為：830；50%；
（4）此時(shí)濃度商Qc=$\frac{1×3}{2×1.5}$=1＞800℃時(shí)平衡常數(shù)K=0.9，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，則v（正）＜v（逆），故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡常數(shù)及應(yīng)用等，注意對(duì)平衡常數(shù)理解與靈活應(yīng)用．