Question

8．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：其化學平衡常數K與溫度t的關系如下：
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（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	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

請回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數表達式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）800℃，固定容器的密閉容器中，放入混合物，其始濃度為c（CO）=0.01mol/L，c（H₂O）=0.03mol/L，c（CO₂）=0.01mol/L，c（H₂）=0.02mol/L，則反應開始時，H₂O的消耗速率比生成速率大（填“大”“小”或“不能確定”）
（4）830℃，在1L的固定容器的密閉容器中放入3molCO₂和1molH₂，平衡后CO₂的轉化率為25%，
H₂的物質的量為0.25mol．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數次冪之積與反應物的濃度系數次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數中寫出；
（2）由表中數據可知，溫度越高化學平衡常數越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，正反應是吸熱反應；
（3）計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行，進而判斷H₂O的消耗速率與生成速率相對大小；
（4）令平衡時參加反應的CO₂的物質的量為ymol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：3      1        0       0
變化（mol）：y      y        y      y
平衡（mol）：3-y    1-y      y      y
再根據平衡常數k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=1列方程計算解答．

解答 解：（1）可逆反應CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的化學平衡常數表達式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）由表中數據可知，溫度越高化學平衡常數越大，升高溫度平衡向正反應移動，正反應是吸熱反應，
故答案為：吸熱；
（3）此時的濃度商Qc=$\frac{0.01×0.03}{0.01×0.02}$=1.5，大于800℃平衡常數K=0.9，故反應向逆反應進行，故H₂O的消耗速率比生成速率大，
故答案為：大；
（4）令平衡時參加反應的CO₂的物質的量為ymol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：3      1        0      0
變化（mol）：y      y        y      y
平衡（mol）：3-y    1-y      y      y
容器的容積為1L，故$\frac{y×y}{（3-y）×（1-y）}$=1，解得：y=0.75，
故平衡后CO₂的轉化率為$\frac{0.75mol}{3mol}$×100%=25%=$\frac{1}{3}$，平衡時H₂的物質的量為1mol-0.75mol=0.25mol，
故答案為：25%；0.25mol．

點評 本題考查化學平衡計算，涉及平衡常數計算、影響因素及應用等，難度中等，注意掌握化學平衡常數的用途：1、判斷反應進行的程度，2、判斷反應的熱效應，3、判斷反應進行的方向，4、計算轉化率等．