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的依據是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，這狀態否（是或否）處于平衡狀態？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，根據濃度商與化學平衡常數相對大小判斷反應進行方向；
（4）根據化學平衡常數計算參加反應的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，根據表中數據知，升高溫度化學平衡常數減小，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容器中壓強都不變，所以不能判斷平衡狀態，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，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，故正確；
 D．c（CO₂）=c（CO）時該反應可能達到平衡狀態也可能沒有達到平衡狀態，與反應物初始量及轉化率有關，所以不能判斷平衡狀態，故錯誤；
故選BC；
（3）因為該反應中各氣體計量數都是1，所以化學平衡常數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，要使反應達到平衡狀態，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K為1.0，設參加反應的n（CO）=xmol，根據方程式知，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，會根據濃度商與化學平衡常數相對大小判斷反應方向，題目難度不大．