Question

15．在一固定容積的密閉容器中，充入2mol CO₂和1mol H₂發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其化學(xué)平衡常數(shù)與溫度（T）的關(guān)系如表：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$．
（2）若反應(yīng)在830℃下達到平衡，則CO₂氣體的轉(zhuǎn)化率為33.3%．
（3）若絕熱時（容器內(nèi)外沒有熱量交換），平衡發(fā)生移動的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大，則容器內(nèi)氣體溫度降低（填“升高”、“降低”或“不能確定”）．
（4）能判斷該反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是BC（填字母序號）．
A．容器內(nèi)壓強不變
B．混合氣體中c（CO）不變
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）
D．c（CO₂）=c（CO）
E．c（CO₂ ）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O）

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達平衡時，生成物濃度系數(shù)次冪乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比；
（2）令平衡時參加反應(yīng)的CO₂的物質(zhì)的量為ymol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2       1       0       0
變化（mol）：y       y       y       y
平衡（mol）：2-y     1-y     y       y
再根據(jù)平衡常數(shù)K=1列方程計算解答；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)．若絕熱時（容器內(nèi)外沒有熱量交換），平衡發(fā)生移動的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大，則平衡正向移動；
（4）可逆反應(yīng)到達平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡．

解答 解：（1）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）平衡常數(shù)表達式K=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$，
故答案為：$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$；
（2）令平衡時參加反應(yīng)的CO₂的物質(zhì)的量為ymol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2       1       0      0
變化（mol）：y       y       y      y
平衡（mol）：2-y     1-y     y      y
則$\frac{y×y}{（2-y）×（1-y）}$=1，解得y=$\frac{2}{3}$，故CO₂氣體的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{2}{3}mol}{2mol}$×100%=33.3%，
故答案為：33.3%；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)．若絕熱時（容器內(nèi)外沒有熱量交換），平衡發(fā)生移動的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大，則平衡正向移動，吸收熱量，故容器內(nèi)氣體溫度降低，
故答案為：降低；
（4）A．反應(yīng)前后氣體體積不變，容器內(nèi)壓強始終不變，故A錯誤；
B．混合氣體中c（CO）不變，說明到達平衡，故B正確；
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）說明氫氣的生成速率與消耗速率相等，到達平衡狀態(tài)，故C正確；
D．CO₂與CO濃度與二氧化碳轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故D錯誤；
E．c（CO₂ ）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O）說明$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$=1，但溫度影響平衡常數(shù)，不一定處于平衡狀態(tài)，故E錯誤，
故選：BC．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)判斷等，注意化學(xué)平衡常數(shù)的表達式的書寫與化學(xué)方程式中的計量系數(shù)有關(guān)，故其單位也不是唯一的，當反應(yīng)中有固態(tài)或純液態(tài)參與時，其濃度視為常數(shù)，不寫在平衡常數(shù)關(guān)系式中；平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，只要溫度一定，對于已經(jīng)達到平衡的可逆反應(yīng)，即是改變反應(yīng)條件使平衡破壞，建立新平衡后，平衡常數(shù)K值也不變．