Question

800K時將1mol CO和1mol H₂O（g）充入體積為1L的固定容積的反應器中，在某條件下達到化學平衡狀態(tài)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂ （g）+H₂ （g），此時有

2

3

的CO轉化為CO₂．
（1）該平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為

1

3

（2）寫出該反應的化學平衡常數(shù)表達式

k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

，并計算出平衡常數(shù)為

4

（3）若使平衡向正方向移動，則下列說法中正確的是

①⑤

（填序號）
①生成物的物質的量一定增加②生成物的體積分數(shù)一定增加：③反應物的轉化率一定增大；④反應物的濃度一定降低；⑤正反應速率一定大于逆反應速率；⑥一定使用了催化劑．
（4）在相同條件下，若向容器中充入1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O，則達到平衡時與（1）中平衡相比較，平衡應向

正反應

（填“正反應方向”、“逆反應方向”或“不移動”），此時平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為

28.2%

（提示：3的平方根為1.732）

Answer 1

分析：根據(jù)三段式解題法，求出平衡時各組分的物質的量
（1）利用體積分數(shù)定義計算；
（2）化學平衡常數(shù)=生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應物平衡濃度系數(shù)次方之積的比，反應在同一容器內進行，體積相同，方程式中各物質的化學計量數(shù)都是1，所以在計算中均可用物質的量數(shù)值代替濃度數(shù)值；
（3）考慮改變什么條件，使平衡向正反應方向移動，結合選項分析解答；
（4）充入1mol CO₂、lmol H₂和1mol H₂O，反應向逆反應進行建立平衡，等效為（1）中平衡后，再加1molH₂O（g），平衡向正反應移動；
令參加反應的H₂物質的量為nmol，根據(jù)三段式解題法，用n表示出平衡時各組分的物質的量，代入平衡常數(shù)k計算，據(jù)此解答．

解答：解：利用三段式法求平衡時各組分個濃度，
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol）：1             1                  0               0
轉化（mol）：

2

3

             

2

3

                 

2

3

              

2

3

平衡（mol）：1-

2

3

=

1

3

         1-

2

3

=

1

3

           

2

3

              

2

3

 （1）反應前后氣體的體積不變，所以平衡時，混合氣體的總的物質的量為1mol+1mol=2mol，
所以平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為

2 3 mol

2mol

=

1

3

．
故答案為：

1

3

（2）化學平衡常數(shù)=生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應物平衡濃度系數(shù)次方之積的比，
故該反應的平衡常數(shù)表達式k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

，反應在同一容器內進行，體積相同，方程式中各物質的化學計量數(shù)都是1，所以在計算中均可用物質的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，所以k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2 3 × 2 3

1 3 × 1 3

=4．
故答案為：k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

；=4．
（3）平衡向向正方向移動，
①不論改變何條件，平衡向向正方向移動，生成物的物質的量一定增加，故①正確；
②對于多種氣體參與反應，反應前后氣體的體積不變的反應，并向其中大量加入一種反應物，而使平衡正向移動．生成物的物質的量增加，但百分含量完全可以減小，因為總量多了，故②錯誤；
③多種物質參加反應，增加一種反應物的濃度，平衡向向正方向移動，提高其它反應物的轉化率，自身轉化率降低，故③錯誤；
④多種物質參加反應，增加一種反應物的濃度，平衡向向正方向移動，其它反應物的濃度降低，自身濃度增大，故④錯誤；
⑤平衡向向正方向移動，正反應速率一定大于逆反應速率，故⑤正確；
⑥使用催化劑不能改變平衡移動，故⑥錯誤．
故選：①⑤
（4）充入1mol CO₂、lmol H₂和1mol H₂O，反應向逆反應進行建立平衡，等效為（1）中平衡后，再加1molH₂O（g），平衡向正反應移動；
令參加反應的H₂物質的量為nmol，
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol）：0         1                 1              1
轉化（mol）：n         n                 n              n
平衡（mol）：n        1+n               1-n            1-n
所以

(1-n)(1-n)

n(1+n)

=4，解得n=0.154
反應前后氣體的體積不變，所以平衡時，混合氣體的總的物質的量為1mol+1mol+1mol=3mol，
平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為

1mol-0.154mol

3mol

×100%=28.2%
故答案為：28.2%

點評：考查化學平衡的計算及影響因素，難度中等，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．