Question

17．現(xiàn)有一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），知CO和H₂O的起始濃度均為2mol/L經(jīng)測定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K=2.60，試判斷，
（1）當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為25%時，該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，若未達(dá)到，哪個方向進(jìn)行？
（2）達(dá)平衡狀態(tài)時，CO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？
（3）當(dāng)CO的起始濃度仍為2mol/L，H₂O的起始濃度為6mol/L時，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為多少？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為25%時，CO濃度變化量為0.5mol/L，則：
                          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
          初始濃度（mol/L）：2       2        0      0
          變化濃度（mol/L）：0.5     0.5      0.5    0.5
CO轉(zhuǎn)化率為25%時濃度（mol/L）：1.5     1.5      0.5    0.5
計(jì)算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
（2）設(shè)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為x，表示出平衡時各組分濃度，利用平衡常數(shù)列方程計(jì)算解答；
（3）設(shè)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為a，表示出平衡時各組分濃度，利用平衡常數(shù)列方程計(jì)算解答．

解答 解：（1）當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為25%時，CO濃度變化量為0.5mol/L，則：
                          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
          初始濃度（mol/L）：2     2        0       0
          變化濃度（mol/L）：0.5   0.5      0.5     0.5
CO轉(zhuǎn)化率為25%時濃度（mol/L）：1.5   1.5      0.5     0.5
此時濃度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{1.5×1.5}$=$\frac{1}{9}$＜K=2.6，未到達(dá)平衡狀態(tài)，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，
答：未到達(dá)平衡狀態(tài)，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行．
（2）設(shè)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為x，則：
                CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度（mol/L）：2     2         0      0
變化濃度（mol/L）：2x    2x        2x     2x
平衡濃度（mol/L）：2-2x  2-2x      2x     2x
所以$\frac{2x×2x}{（2-2x）×（2-2x）}$=2.6，解得x=61.7%，
答：平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為61.7%；
（3）設(shè)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為a，則：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度（mol/L）：2      6        0        0
變化濃度（mol/L）：2a     2a       2a       2a
平衡濃度（mol/L）：2-2a   6-2a     2a       2a
所以$\frac{2a×2a}{（2-2a）×（6-2a）}$=2.6，解得a=86.5%，
答：平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為86.5%．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算，計(jì)算量較大，屬于易錯題目，注意理解掌握平衡常數(shù)的應(yīng)用．