Question

2．在一定溫度下將3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
（1）已知在700℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=0.5，則該溫度下反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=2
（2）已知在1 000℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₃為1.0，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）
（3）能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是C．（填編號(hào)）
A．容器中壓強(qiáng)不變B．c（CO₂）=c（CO）
C．生成a mol CO₂的同時(shí)消耗a mol H₂D．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
（4）在1 000℃下，某時(shí)刻CO₂的物質(zhì)的量為2.0mol，則此時(shí)v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）
該溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO₂的轉(zhuǎn)化率為40%．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=$\frac{c（CO{\;}_{2}）．c（H{\;}_{2}）}{c（CO）．c（H{\;}_{2}O）}$，反應(yīng)CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（CO）．c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）．c（H{\;}_{2}）}$，所以K₁=$\frac{1}{K{\;}_{2}}$，據(jù)此計(jì)算；
（2）升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的含量不變；
（4）根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)判斷反應(yīng)方向，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)的二氧化碳的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{已轉(zhuǎn)化的量}{起始的量}$×100%計(jì)算．

解答 解：（1）反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=$\frac{c（CO{\;}_{2}）．c（H{\;}_{2}）}{c（CO）．c（H{\;}_{2}O）}$，反應(yīng)CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（CO）．c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）．c（H{\;}_{2}）}$，所以K₁=$\frac{1}{K{\;}_{2}}$=$\frac{1}{0.5}$=2，
故答案為：2；
（2）在700℃時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=0.5，在1000℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₃為1.0，升高溫度平衡常數(shù)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸熱；
（3）A．該反應(yīng)前后氣體的計(jì)量數(shù)之和不變，則無(wú)論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，容器中壓強(qiáng)始終不變，則不能根據(jù)壓強(qiáng)判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B．c（CO₂）=c（CO），該反應(yīng)可能達(dá)到平衡狀態(tài)，也可能沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，所以不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
C．生成a mol CO₂的同時(shí)消耗a mol H₂，說(shuō)明同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
D．混合氣體的質(zhì)量不變、物質(zhì)的量不變，所以混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，不能據(jù)此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
故選C；
（4）CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應(yīng)0.5     0.5      0.5    0.5
平衡1       0.5       0.5   0.5
濃度商=$\frac{（0.5）{\;}^{2}}{1×0.5}$=0.5＜1，則反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以v（正）＞v（逆）；
3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，則二氧化碳和氫氣的起始濃度分別為1.5mol/L、1mol/L，在1 000℃下，某時(shí)刻CO₂的物質(zhì)的量為2.0mol，某時(shí)刻二氧化碳的濃度是1mol/L，
設(shè)該溫度下達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量濃度為x
    CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應(yīng)x       x         x      x
平衡1.5-x  1-x        x      x
$\frac{x{\;}^{2}}{（1.5-x）．（1-x）}$=1，x=0.6
二氧化碳的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.6mol/L}{1.5mol/L}$×100%=40%，
故答案為：＞；40%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，明確化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式及其含義是解本題關(guān)鍵，會(huì)利用三段式法進(jìn)行解答，會(huì)根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)之間的關(guān)系式確定反應(yīng)方向，題目難度中等．