Question

7．在體積固定，容積為2L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）的關系如下表所示：

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）該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．
（2）該反應為吸熱反應（填“吸熱”或“放熱”）．
（3）能判斷該反應一定達到化學平衡狀態的依據是BC．
A．容器中壓強不再改變         B．混合氣體中c（CO）不再改變
C．v（H₂）_正=v（H₂O）_逆             D．c（CO₂）=c（CO）
（4）在800℃時，發生上述反應，某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c（CO₂）為
2mol/L，c（H₂）為1.5mol/L，c（CO）為1mol/L，c（H₂O）為3mol/L，則下一時刻，反應向逆向（填“正向”或“逆向”）進行．
（5）保持容器體積不變，下列措施中一定能使H₂的轉化率增大的有CD．
A．充入氦氣
B．使用催化劑
C．平衡后再向容器內通入一定量CO₂
D．升高溫度
（6）在830℃時，發生上述反應，若開始時加入0.3mol CO₂和0.2mol H₂，經過3分鐘剛好達到平衡，以CO的濃度變化表示的化學反應速率為v（CO）=0.02mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 （1）根據化學平衡常數的概念來書寫；
（2）根據溫度對化學平衡、化學平衡常數的影響來回答；
（3）化學平衡狀態的標志：正逆反應速率相等；
（4）根據800℃時，$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$與K比較判斷反應方向，如果$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$＞K，則反應向逆反應方向移動，如果$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=K，則反應達到平衡狀態，如果$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$＜K，則反應向正反應方向移動；
（5）A．充入氦氣，各組分的濃度不變平衡不移動；
B．使用催化劑，平衡不移動；
C．平衡后再向容器內通入一定量CO₂，平衡正向移動；
D．升高溫度，平衡正向移動；
（6）首先根據三行式，來求平衡時各物質的濃度，然后v（CO）=$\frac{△c}{△t}$，進行計算．

解答 解：（1）因平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，所以為K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；
（2）化學平衡常數的大小只與溫度有關，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，由表可知：升高溫度，化學平衡常數增大，說明化學平衡正向移動，因此正反應方向吸熱，
故答案為：吸熱；
（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）$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=$\frac{1mol/L×3mol/L}{2mol/L×1.5mol/L}$=1＞K，所以化學平衡向逆反應方向移動，故答案為：逆向；
（5）A．充入氦氣，各組分的濃度不變平衡不移動，H₂的轉化率不變，故不選；
B．使用催化劑，平衡不移動，H₂的轉化率不變，故不選；
C．平衡后再向容器內通入一定量CO₂，平衡正向移動，H₂的轉化率變大，故選；
D．升高溫度，平衡正向移動，H₂的轉化率變大，故選；
故選CD；
（6）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），
初起：0.3mol  0.2mol    0       0
變化：amol   amol     amol    amol
平衡：0.3-a   0.2-a     a       a
則$\frac{{a}^{2}}{（0.3-a）（0.2-a）}=1$，解之得a=0.12mol，所以v（CO）=0.02mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.02mol•L^-1•min^-1．

點評 本題考查學生化學平衡成熟的含義和表達式的書寫知識，可以根據所學知識進行回答，難度不大．