Question

7．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
其化學平衡常數K和溫度T的關系如下表：

T/℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數表達式為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）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據是BC．
a．容器中壓強不變                  b．混合氣體中 c（CO）不變
c．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）               d．c （CO₂）=c （CO）
（4）830℃下，若物質的濃度關系是c （CO₂）•c （H₂）＞c （CO）•c （H₂O），則此時正反應速率與逆反應速率的關系是a．
a．v_正＞v_逆      b．v_正=v_逆      c．v_正＜v_逆      d．無法判斷
（5）830℃下，在2L密閉容器中，加入2mol CO₂ 和2mol H₂，該溫度下反應10分鐘達到平衡，其平衡常數K=1.0，則10分鐘內v （H₂）=0.05 mol/（L•min），平衡時CO₂的轉化率為50%．

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，升高溫度平衡常數增大，說明升高溫度平衡正向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應移動；
（3）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，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隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
（4）830℃下，若物質的濃度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）＞c（CO）•c（H₂O），說明濃度商Qc＜K=1，反應向正反應進行；
（5）由于 CO₂、H₂的起始物質的量之比等于化學計量數之比，故平衡時二者濃度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡時CO（g）、H₂O（g）濃度相等，結合平衡常數K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=1，可知平衡時c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），由碳元素守恒可知平衡時c（CO₂）=c（CO）=$\frac{1}{2}$×$\frac{2mol}{2L}$=0.5mol/L，故c（H₂）=0.5mol/L，再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂），轉化率=$\frac{濃度變化量}{起始濃度}$×100%．

解答 解：（1）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數表達式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，升高溫度平衡常數增大，說明升高溫度平衡正向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應移動，故正反應為吸熱反應，
故答案為：吸熱；
（3）A．反應前后氣體的物質的量不變，恒溫恒容下壓強始終不變，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（H₂）_正=v（H₂O）_逆 說明氫氣的生成速率與消耗速率相等，反應到達平衡，故C正確；
D．平衡時二氧化碳與一氧化碳的濃度與轉化率有關，c（CO₂）=c（CO）不能說明到達平衡，故D錯誤，
故選：BC；
（4）830℃下，若物質的濃度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）＞c（CO）•c（H₂O），說明濃度商Qc＜K=1，反應向正反應進行，則v_正＞v_逆，
故選：a；
（5）由于 CO₂、H₂的起始物質的量之比等于化學計量數之比，故平衡時二者濃度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡時CO（g）、H₂O（g）濃度相等，結合平衡常數K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=1，可知平衡時c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），由碳元素守恒可知平衡時c（CO₂）=c（CO）=$\frac{1}{2}$×$\frac{2mol}{2L}$=0.5mol/L，故c（H₂）=0.5mol/L，
則v（H₂）=$\frac{0.5mol/L}{10min}$=0.05 mol/（L•min），CO₂轉化率=$\frac{0.5mol/L}{\frac{2mol}{2L}}$×100%=50%，
故答案為：0.05 mol/（L•min）；50%．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數及應用等，注意對平衡常數理解與靈活應用，注意判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡．