Question

5．在密闭容器中，将1.0molCO与1.0molH₂O混合加热到800℃，发生下列反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5mol．则下列说法正确的是（　　）

• A． 427℃时该反应的平衡常数为9.4，则该反应的△H＞0
• B． 800℃下，该反应的化学平衡常数为0.25
• C． 同温下，若继续向该平衡体系中通入1.0mol的H₂O（g），则平衡时H₂O（g）转化率为66.7%
• D． 同温下，若继续向该平衡体系中通入1.0mol的CO（g），则平衡时H₂O（g）物质的量分数为11.1%

Answer 1

分析 在密闭容器中，将1.0molCO与1.0molH₂O混合加热到800℃，一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5mol，则：
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      1         0       0
变化量（mol）：0.5    0.5       0.5     0.5
平衡量（mol）：0.5    0.5       0.5     0.5
反应前后气体的体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则800℃该反应平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1．
A.427℃时该反应的平衡常数为9.4，大于800℃平衡常数K=1，说明降低温度平衡正向移动，则正反应为放热反应；
B．由上述计算可知，800℃该反应平衡常数K=1；
C．同温下，若继续向该平衡体系中通入1.0mol的H₂O（g），水的转化率小于原平衡；
D．温度不变，平衡常数不变，等效为开始加入2.0molCO与1.0molH₂O到达的平衡，设平衡时转化的CO为xmol，表示出平衡时各物质的物质的量，再根据平衡常数列方程计算解答．

解答 解：在密闭容器中，将1.0molCO与1.0molH₂O混合加热到800℃，一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5mol，则：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：1      1        0       0
变化量（mol）：0.5    0.5      0.5     0.5
平衡量（mol）：0.5    0.5      0.5     0.5
反应前后气体的体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则800℃该反应平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1．
A.427℃时该反应的平衡常数为9.4，大于800℃平衡常数K=1，说明降低温度平衡正向移动，则正反应为放热反应，故△H＜0，故A错误；
B．由上述计算可知，800℃该反应平衡常数K=1，故B错误；
C．原平衡中水的转化率为50%，同温下，若继续向该平衡体系中通入1.0mol的H₂O（g），水的转化率小于原平衡，故新平衡时H₂O（g）转化率＜50%，故C错误；
D．等效为开始加入2.0molCO与1.0molH₂O到达的平衡，设平衡时转化的CO为xmol，则：
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：2      1         0       0
变化量（mol）：x      x         x       x
平衡量（mol）：2-x    1-x       x       x
温度不变，平衡常数不变，则$\frac{x×x}{（2-x）×（1-x）}$=1，解得x=$\frac{2}{3}$，则平衡时平衡时H₂O（g）物质的量分数为$\frac{1mol-\frac{2}{3}mol}{3mol}$×1005=11.1%，故D正确，
故选：D．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及平衡常数影响因素与应用，C选项中可以利用平衡常数计算具体的值，注意利用平衡移动分析解答，避免计算的繁琐，难度中等．