Question

8．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g），其化學平衡常數K和溫度T的關系如下表：

t/℃	700	800	830	1　000	1　200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：
（1）該反應為吸熱反應（填“吸熱”、“放熱”），寫出該反應的平衡常數表達式：K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$
（2）能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是bc．
a．及時分離出CO氣體              b．適當升高溫度
c．增大CO₂的濃度                   d．選擇高效催化劑
（3）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_正（H₂）=v_逆（H₂O）           d．c（CO₂）=c（CO）
（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），試判斷此時的溫度為830℃．
（5）若在（4）所處的溫度下，在1L的密閉容器中，加入2molCO₂和3molH₂充分反應達平衡時，H₂的物質的量為b，CO₂的物質的量為c．
a．等于1.0mol        b．大于1.0mol         c．大于0.5mol，小于1.0mol        d．無法確定．

Answer 1

分析 （1）依據圖表數據分析，平衡常數隨溫度升高增大，說明溫度升高平衡正向進行，正反應是吸熱反應；平衡常數是利用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到；
（2）a．及時分離出CO氣體，反應速率減小，平衡正向移動；              
b．適當升高溫度，反應速率加快，平衡正向移動；
c．增大CO₂的濃度反應速率加快，平衡正向移動；
d．選擇高效催化劑，能使該反應的反應速率增大，但平衡不移動；
（3）化學平衡狀態的標志：正逆反應速率相等；
（4）某溫度下，各物質的平衡濃度符合下式：c（CO₂）．c（H₂）=c（CO）．c（H₂O），說明 K=1，由此分析解答；
（5）依據化學平衡三段式列式和平衡常數概念計算消耗氫氣物質的量計算得到平衡狀態下的物質的量．

解答 解：（1）圖表數據分析，平衡常數隨溫度升高增大，說明溫度升高平衡正向進行，正反應是吸熱反應；CO₂（g）+H_2（g）═CO（g）+H₂O（g），平衡常數是利用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到，K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$，
故答案為：吸熱；$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$；
（2）a．及時分離出CO氣體，反應速率減小，平衡正向移動，故錯誤；              
b．適當升高溫度，反應速率加快，平衡正向移動，故正確；
c．增大CO₂的濃度反應速率加快，平衡正向移動，故正確；
d．選擇高效催化劑，能使該反應的反應速率增大，但平衡不移動，故錯誤；故選bc；
（3）a、反應是一個反應前后體積不變的反應，壓強的改變不會要引起平衡移動，故a錯誤；
b、化學平衡時，各組分的濃度不隨時間的改變而改變，故b正確；
c、化學平衡狀態的標志是v_正=v_逆，所以v_正（H₂）=v_逆（H₂O）表明反應達到平衡狀態，故c正確；
d、c（CO₂）=c（CO）時，不能表明正逆反應速率相等，不一定達到了平衡狀態，故d錯誤．
故選bc；
（4）某溫度下，各物質的平衡濃度符合下式：c（CO₂）．c（H₂）=c（CO）．c（H₂O），說明 K=1，對應的溫度是830℃，故答案為：830℃．
（5）若在（3）所處的溫度下，在1L的密閉容器中，加入2mol CO₂和3mol H₂充分反應達平衡時，設氫氣消耗物質的量為x；
              CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  2      3      0       0
變化量（mol/L）  x       x      x      x
平衡量（mol/L）  2-x   3-x      x      x
K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）•（3-x）}$=1，計算得到：x=1.2，反應達平衡時，H₂的物質的量3mol-1.2mol=1.8mol；CO₂的物質的量為0.8mol，
故答案為：b；c．

點評 本題考查學生對平衡常數K的改變與平衡移動之間的關系的理解，以及影響化學平衡的因素，及利用平衡常數K進行簡單的計算能力，難度不大．