Question

煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數、投料比及熱值等問題．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常數隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數K	9.94	9	1

試回答下列問題：
（1）在800℃發生上述反應，以表中的物質的量投入恒容反應器，其中向正反應方向移動的有

 

（選填A、B、C、D、E）；

	n（CO）	n（H2O）	n（H2）	n（CO2）
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	3	3	0	0
D	0.5	2	1	1
E	3	1	2	1

（2）在1L密閉容器中通入10mol CO和10mol水蒸氣，在500℃下經過30s達到平衡，則30s內CO的平均反應速率為

 

．
（3）已知在一定溫度下，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）平衡常數K；K的表達式

 

；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）平衡常數K₁；
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常數K₂；
則K、K₁、K₂之間的關系是：

 

；
（4）某溫度下C（s）+CO₂（g）?2CO（g）能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是

 

．
A．c（CO₂）=c（CO）            
B．K不變                
C．容器中的壓強不變
D．v_正（CO）=2v_正（CO₂）        
E．c（CO）保持不變         
F．混合氣體相對分子質量不變
（5）如圖1所示，在甲、乙兩容器中都充入1mol C和1mol CO₂，并使甲、乙兩容器初始容積相等．在相同溫度下發生反應C（s）+CO₂（g）?2CO（g），并維持反應過程中溫度不變．已知甲容器中CO₂的轉化率隨時間變化的圖象如圖2所示，請在圖2中畫出乙容器中CO₂的轉化率隨時間變化的圖象．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,反應速率的定量表示方法,化學平衡常數的含義,化學平衡狀態的判斷,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學平衡專題,化學反應速率專題

分析：（1）反應在同一容器內進行，體積相同，方程式中各物質的化學計量數都是1，所以在計算中均可用物質的量數值代替濃度數值，求出此時的濃度商Q_c，平衡向正反應方向移動，濃度商小于平衡常數；
（2）到達平衡時轉化率最大，令平衡時CO的濃度變化量為cmol/L，根據三段式法用c表示出平衡時各組分個濃度，依據平衡常數計算結合化學反應速率概念計算得到；
（3）依據平衡常數概念結合化學方程式寫出平衡常數，固體不寫入表達式；依據化學反應的平衡常數表達式計算分析；
（4）化學反應達到平衡的標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變，據此分析選項；
（5）甲、乙兩容器中分別充入1mol C和1mol CO₂，且甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發生C（s）+CO₂（g）?2CO（g），其體積增大，則相當于壓強減小，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CO₂的轉化率增大，但壓強小，反應速率減慢，則達到平衡的時間變長；

解答： 解：（1）反應在同一容器內進行，體積相同，方程式中各物質的化學計量數都是1，所以在計算中均可用物質的量數值代替濃度數值，800℃時反應平衡常數為1．
A、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2×3

1×5

=

6

5

，大于1，反應向逆反應進行，故A錯誤；
B、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

1×1

2×2

=

1

4

，小于1，反應向正反應進行，故B正確；
C、開始只有CO、H₂，反應向正反應進行，故C正確；
D、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

1×1

0.5×2

=1，處于平衡狀態，故D錯誤；
E、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2×1

3×1

=

2

3

，小于1，反應向正反應進行，故E正確；
故答案為：BCE；
（2）在1L密閉容器中通入10mol CO和10mol水蒸氣，在500℃下經過30s達到平衡，則30s內CO的平均反應速率為
設CO的濃度變化量為c，三段式法用c表示出平衡時各組分個濃度，
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：10      10        0       0
轉化（mol/L）：c       c         c        c
平衡（mol/L）：10-c   10-c       c        c
代入500℃時反應平衡常數有k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

c×c

(10-c)(10-c)

=9，解得c=7.5，
則30s內CO的平均反應速率=

7.5mol 1L

30s

=0.25mol/L?s；
故答案為：0.25mol/L?s；
（3）已知在一定溫度下，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）；K的表達式為K=

C2(CO)

C(CO2)

；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）平衡常數K₁=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常數K₂=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

K=

K1

K2

=

C2(CO)

C(CO2)

；
故答案為：

C2(CO)

C(CO2)

；

K1

K2

；
（4）某溫度下C（s）+CO₂（g）?2CO（g）能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據依據平衡標志是正逆反應速率相同分析；
A．速率之比等于化學方程式系數之比，c（CO₂）=c（CO），不能證明反應達到平衡狀態，故A不符合；
B．平衡常數隨溫度變化，其他條件變化平衡可以發生移動，K不變不能說明反應達到平衡，故B不符合；
C．反應前后氣體體積變化，容器中的壓強不變，能說明反應達到平衡，故C符合；
D．速率之比等于化學方程式系數之比，v_正（CO）=2v_正（CO₂） 只能說明反應正向進行，故D不符合；
E．c（CO）保持不變 是平衡的標志，故E符合；
F．碳為固體，反應前后氣體質量變化，混合氣體相對分子質量不變，說明反應達到平衡，故F符合；
故答案為CEF；
（5）甲、乙兩容器中分別充入1mol C和1mol CO₂，且甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發生C（s）+CO₂（g）?2CO（g），其體積增大，則相當于壓強減小，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CO₂的轉化率增大，但壓強小，反應速率減慢，則達到平衡的時間變長；
，則乙中CO₂的轉化率隨時間變化的圖象為
；
故答案為：；

點評：本題考查了化學平衡影響因素分析判斷，平衡移動原理是解題有關，化學反應速率，平衡常數概念計算應用，注意平衡的條件分析是解題關鍵，題目難度中等．