Question

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．求：
（1）達到平衡時CO₂的物質的量分數和該反應的化學平衡常數；
（2）達到平衡后向該平衡體系中通入1.0mol水蒸氣，達到新的平衡狀態時，求水蒸氣的物質的量和CO₂的物質的量分數．

Answer 1

考點：化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：令容器體積為1L，根據反應的方程式H₂O （g）+CO （g）?H₂（g）+CO₂ （g），分別計算起始、轉化以及平衡時的濃度，首先可計算出800℃時該反應的平衡常數以及CO₂的物質的量分數，再根據平衡常數計算新平衡下水蒸氣的物質的量和CO₂的物質的量分數．

解答： 解：（1）令容器體積為1L，
　　　　　　　　　　　H₂O （g）+CO （g）?H₂（g）+CO₂ （g）
起始（mol?L ^-1）：1     　   1     　　　　　   0  　   0
變化（mol?L ^-1）：0.5    　　 0.5       　　　  0.5 　   0.5
平衡（mol?L ^-1）：0.5    　　 0.5        　　　 0.5  　  0.5
則平衡時CO₂的物質的量分數=

0.5

1+1

×100%=25%；
該反應的化學平衡常數K=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1，
答：達到平衡時CO₂的物質的量分數為25%，該反應的化學平衡常數為1；
（2）如果繼續向該平衡體系中通入1.0mol的H₂O（g），設從起始到平衡CO的濃度變化為xmol?L ^-1，
      　　　　　　　 H₂O （g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂ （g）
起始（mol?L ^-1）：2        1       　　　　   0      0
變化（mol?L ^-1）：x         x      　　　     x      x
平衡（mol?L ^-1）：（2-x）    （1-x） 　　　　   x      x
k=

x2

(2-x)(1-x)

=1，解得x=

2

3

，
所以平衡時水蒸氣的物質的量為2-

2

3

=1.33mol，CO₂的物質的量分數為

2 3

3

×100%=22.22%，
答：水蒸氣的物質的量為1.33mol，CO₂的物質的量分數為22.22%．

點評：本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，本題注意根據物質的量濃度的變化利用三段式法解答．