Question

5．在密閉容器中，將1.0molCO與1.0molH₂O混合加熱到800℃，發生下列反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．一段時間后該反應達到平衡，測得CO的物質的量為0.5mol．則下列說法正確的是（　　）

• A． 427℃時該反應的平衡常數為9.4，則該反應的△H＞0
• B． 800℃下，該反應的化學平衡常數為0.25
• C． 同溫下，若繼續向該平衡體系中通入1.0mol的H₂O（g），則平衡時H₂O（g）轉化率為66.7%
• D． 同溫下，若繼續向該平衡體系中通入1.0mol的CO（g），則平衡時H₂O（g）物質的量分數為11.1%

Answer 1

分析 在密閉容器中，將1.0molCO與1.0molH₂O混合加熱到800℃，一段時間后該反應達到平衡，測得CO的物質的量為0.5mol，則：
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      1         0       0
變化量（mol）：0.5    0.5       0.5     0.5
平衡量（mol）：0.5    0.5       0.5     0.5
反應前后氣體的體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，則800℃該反應平衡常數K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1．
A.427℃時該反應的平衡常數為9.4，大于800℃平衡常數K=1，說明降低溫度平衡正向移動，則正反應為放熱反應；
B．由上述計算可知，800℃該反應平衡常數K=1；
C．同溫下，若繼續向該平衡體系中通入1.0mol的H₂O（g），水的轉化率小于原平衡；
D．溫度不變，平衡常數不變，等效為開始加入2.0molCO與1.0molH₂O到達的平衡，設平衡時轉化的CO為xmol，表示出平衡時各物質的物質的量，再根據平衡常數列方程計算解答．

解答 解：在密閉容器中，將1.0molCO與1.0molH₂O混合加熱到800℃，一段時間后該反應達到平衡，測得CO的物質的量為0.5mol，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      1        0       0
變化量（mol）：0.5    0.5      0.5     0.5
平衡量（mol）：0.5    0.5      0.5     0.5
反應前后氣體的體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，則800℃該反應平衡常數K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1．
A.427℃時該反應的平衡常數為9.4，大于800℃平衡常數K=1，說明降低溫度平衡正向移動，則正反應為放熱反應，故△H＜0，故A錯誤；
B．由上述計算可知，800℃該反應平衡常數K=1，故B錯誤；
C．原平衡中水的轉化率為50%，同溫下，若繼續向該平衡體系中通入1.0mol的H₂O（g），水的轉化率小于原平衡，故新平衡時H₂O（g）轉化率＜50%，故C錯誤；
D．等效為開始加入2.0molCO與1.0molH₂O到達的平衡，設平衡時轉化的CO為xmol，則：
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：2      1         0       0
變化量（mol）：x      x         x       x
平衡量（mol）：2-x    1-x       x       x
溫度不變，平衡常數不變，則$\frac{x×x}{（2-x）×（1-x）}$=1，解得x=$\frac{2}{3}$，則平衡時平衡時H₂O（g）物質的量分數為$\frac{1mol-\frac{2}{3}mol}{3mol}$×1005=11.1%，故D正確，
故選：D．

點評 本題考查化學平衡計算，涉及平衡常數影響因素與應用，C選項中可以利用平衡常數計算具體的值，注意利用平衡移動分析解答，避免計算的繁瑣，難度中等．