Question

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

t℃	700	800	830	1000	1200
K	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{{（CO）•（{H_2}）}}{{（CO）•（{H_2}O）}}$，該反應為放熱反應（填吸熱或放熱）．
若改變條件使平衡向正反應方向移動，則平衡常數③（填序號）
①一定不變    ②一定減小     ③可能增大     ④增大、減小、不變皆有可能
（2）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_逆（H₂）=v_正（H₂O）        d．c（CO）=c（CO₂）
（3）將不同量的CO （g） 和H₂O （g） 分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應 CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如表三組數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO2	CO
A	650	2	4	1.6	2.4	5
B	900	1	2	0.4	1.6	3
C	900	a	b	c	d	t

①通過計算可知，CO的轉化率實驗A大于 實驗B（填“大于”、“等于”或“小于”），該反應的正反應為放（填“吸”或“放”）熱反應．
②若實驗C要達到與實驗B相同的平衡狀態，則a、b應滿足的關系是b=2a（用含a、b的數學式表示）．

Answer 1

分析 （1）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反應的平衡常數K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；平衡常數隨溫度升高減小，說明升溫平衡逆向進行；若改變條件使平衡向正反應方向移動，平衡常數不一定變化，平衡常數只隨溫度變化；
（2）根據化學平衡狀態的特征解答，當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；
（3）①實驗A中CO的轉化率為$\frac{4mol-2.4mol}{4mol}$×100%=40%，實驗B中CO的轉化率為$\frac{2mol-1.6mol}{2mol}$×100%=20%，利用轉化率與消耗量和起始量的關系計算并判斷反應熱；
②從等效平衡的角度分析，若實驗C要達到與實驗B等效的平衡狀態，則所加入物質的物質的量之比等于初始原料的配比數．

解答 解：（1）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），K=$\frac{{（CO）•（{H_2}）}}{{（CO）•（{H_2}O）}}$，平衡常數隨溫度升高減小，說明升溫平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，若改變條件使平衡向正反應方向移動，則平衡常數不一定變化，平衡常數只隨溫度變化，濃度變化不影響平衡常數，則平衡向正反應方向移動可能增大，
故答案為：$\frac{{（CO）•（{H_2}）}}{{（CO）•（{H_2}O）}}$； 放熱；③；
（2）a、容器中壓強始終不變，不能說明反應達到平衡狀態，故a錯誤；
b、混合氣體中c（CO）不變，是平衡的標志，故b正確；
c、v_正（H₂）=v_正（H₂O）=v_逆（H₂O），正逆反應速率相等，但不為0，能說明反應達到平衡狀態，故c正確；
d、c（CO₂）=c（CO）可能是平衡狀態，也可能不是，與各物質的初始濃度及轉化率有關，故d錯誤；
故答案為：b c；
（3）①實驗A中CO的轉化率為$\frac{4mol-2.4mol}{4mol}$×100%=40%，實驗B中CO的轉化率為$\frac{2mol-1.6mol}{2mol}$×100%=20%，則實驗A的轉化率大于實驗B，
則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動，該反應放熱，故答案為：大于；放；
②若實驗C要達到與實驗B等效的平衡狀態，則所加入物質的物質的量之比等于初始原料的配比數，即b=2a，故答案為：b=2a．

點評 本題考查化學平衡常數的應用、化學平衡移動，等效平衡的分析判斷，掌握化學平衡常數的書寫與應用和平衡移動原理是解題關鍵，題目難度中等．