Question

1．（1）已知在一定溫度下，各反應的平衡常數如下：
0.5C（s）+0.5CO₂（g）?CO（g），K₁
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），K₂
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），K₃
則K₁、K₂、K₃之間的關系為K₂=$\frac{{K}_{3}}{{{K}^{2}}_{1}}$
（2）在一體積為1L密閉的容器中，通入一定量的 CO和H₂O（g），在850℃時發生如下反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0，CO和H₂O濃度變化如圖所示，則0～4 min的平均反應速率ν_（CO）=0.03 mol/（L•min），CO的轉化率為60%；此時該反應的平衡常數為1 
（3）保持溫度850℃時，若起始時加入的CO、H₂O、CO₂和H₂物質的量分別為0.1 mol、0.7 mol、0.3 mol和0.9 mol，則v （正）＜v（逆）（填“=”“＞”或“＜”），達到平衡時CO的體積分數為20%．

Answer 1

分析 （1）①0.5C（s）+0.5CO₂（g）?CO（g），K₁
②CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），K₂
③C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），K₃
結合蓋斯定律可知，③-①×2得到②；
（2）由圖可知濃度的變化，則
       CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始  0.2           0.3            0               0
轉化  0.12          0.12         0.12          0.12
平衡 0.08         0.18           0.12         0.12
結合v=$\frac{△c}{△t}$、轉化率=$\frac{轉化的量}{開始的量}$×100%、K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比計算；
（3）結合Qc與K的關系判斷方向，再結合三段法計算．

解答 解：（1）①0.5C（s）+0.5CO₂（g）?CO（g），K₁
②CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），K₂
③C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），K₃
結合蓋斯定律可知，③-①×2得到②，則K₂=$\frac{{K}_{3}}{{{K}^{2}}_{1}}$，
故答案為：$\frac{{K}_{3}}{{{K}^{2}}_{1}}$；
（2）由圖可知濃度的變化，則
       CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始  0.2           0.3            0               0
轉化  0.12          0.12         0.12          0.12
平衡 0.08         0.18           0.12         0.12
則0～4 min的平均反應速率ν_（CO）=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03 mol/（L•min），
CO的轉化率為$\frac{0.12}{0.2}$×100%=60%；
此時該反應的平衡常數為K=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1，
故答案為：0.03；60%； 1；
（3）850℃時，若起始時加入的CO、H₂O、CO₂和H₂物質的量分別為0.1 mol、0.7 mol、0.3 mol和0.9 mol，
Qc=$\frac{0.3×0.9}{0.1×0.7}$=4.1＞K，則平衡逆向移動，v （正）＜v（逆），
設轉化的氫氣為x，則
        CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始  0.1           0.7              0.3         0.9
轉化   x                x              x              x
平衡 0.1+x        0.7+x        0.3-x          0.9-x
則$\frac{（0.3-x）（0.9-x）}{（0.1+x）（0.7+x）}$=1，
解得x=0.1，
可知達到平衡時CO的體積分數為$\frac{0.2}{0.2+0.8+0.2+0.8}$×100%=20%，
故答案為：＜；20%．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、K的計算及圖象分析為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意K只與溫度有關及平衡移動方向的判斷，題目難度不大．