Question

【题目】在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其平衡常数K和温度t的关系：

t℃	700	800	850	1000	1200
K	2.6	1.7	1.0	0.9	0.6

（1）K的表达式为：_________；

（2）该反应的正反应为_________反应（“吸热”或“放热”）；

（3）下列选项中可作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是：_________。

A．容器中压强不再变化 B．混合气体中CO浓度不再变化

C．混合气体的密度不再变化 D．c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O)

（4）当温度为850℃，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5mol	8.5mol	2.0mol	2.0mol

此时上述的反应中正、逆反应速率的关系式是_________（填代号）。

A．v(正)＞v(逆) B．v(正)＜v(逆) C．v(正)＝v(逆) D．无法判断

（5）在700℃通过压缩体积增大气体压强，则该反应中H2(g)的转化率_________（“增大”、“减小”或“不变”）；工业生产中，通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应，却意外发现H2(g)的转化率也显著提高，请你从平衡原理解释其可能原因是__________________________________________。

Ⅱ.设在容积可变的密闭容器中充入10molN2(g)和10molH2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的体积分数为0.25。

（6）求该条件下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数__________。（设该条件下，每1mol气体所占的体积为VL）上述反应的平衡时，再充入10mol的N2，根据计算，平衡应向什么方向移动?[需按格式写计算过程，否则答案对也不给分]__________。

Answer 1

【答案】 放热 B、D B 不变 压强增大使水蒸气液化，平衡向右移动 8V2(mol·L-1)-2 平衡向逆反应方向移动

【解析】

根据平衡常数随温度的变化规律分析反应的热效应，根据化学平衡状态的特征分析达到化学平衡状态的标志，根据平衡移动原理分析化学平衡影响化学平衡移动的因素，根据浓度商与平衡常数的关系分析平衡移动的方向。

（1）根据化学平衡常数的定义，可以写出该反应的K的表达式为；

（2）由表中数据可知，该反应的平衡常数随着温度的升高而减小，说明升高温度后化学平衡向逆反应方向移动，故该反应的正反应为放热反应；

（3）A．该反应在建立化学平衡的过程中，气体的分子数不发生变化，故容器内的压强也保持不变，因此，无法根据容器中压强不再变化判断该反应是否达到平衡；

B．混合气体中CO浓度不再变化，说明正反应速率等于逆反应速率，该反应达到化学平衡状态；

C．由于容器的体积和混合气体的质量在反应过程中均保持不变，故混合气体的密度一直保持不变，因此，无法根据混合气体的密度不再变化判断该反应是否到达化学平衡状态；

D．由表中数据可知，该反应在850℃时K=1，当c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O) 时，=1=K，故可以据此判断该反应到达化学平衡状态。

综上所述，可以作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是B、D。

（4）当温度为850℃，由于反应前后气体的分子数不变，故可以根据某时刻该温度下的密闭容器中各物质的物质的量的数据求出Qc==＞1(该温度下的平衡常数)，因此，此时上述的反应正在向逆反应方向进行，故v(正)＜v(逆)，选B。

（5）在700℃通过压缩体积增大气体压强，由于反应前后气体的分子数不变，则该化学平衡不移动，故H2(g)的转化率不变；工业生产中，通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应，却意外发现H2(g)的转化率也显著提高，根据平衡移动原理分析，其可能原因是：压强增大使水蒸气液化，正反应成为气体分子数减少的方向，故化学平衡向右移动。

Ⅱ. （6）在容积可变的密闭容器中充入10molN2(g)和10molH2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的体积分数为0.25。设氮气的变化量为x mol，则氢气和氨气的变化量分别为3x和2x，，解之得x=2，则N2(g)、H2(g)、NH3(g)的平衡量分别为8mol、4mol、4mol。由于该条件下每1mol气体所占的体积为VL，则在平衡状态下，气体的总体积为16VL，故该条件下该反应的平衡常数为8V2(mol·L-1)-2。上述反应平衡时，再充入10mol的N2，则容器的体积变为26VL，此时，Qc=9.4V2(mol·L-1)-2＞K，故平衡向逆反应方向移动。