Question

6．在体积为1L的密闭容器中，进行如下可逆反应：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），化学平衡常数（K）与温度（T）的关系如下表：

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

请回答下列问题：
（1）该可逆反应化学平衡常数的表达式K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．
（2）升高温度，化学平衡向正反应方向（填“正反应方向”或“逆反应方向”）移动．
（3）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是BC．
A．容器中的压强不变
B．H₂的质量分数保持不变
C．两个C=O键断裂的同时有两个H-O键断裂
D．K不变
E．c（CO₂）=c（CO）
（4）某温度下，平衡浓度符合下列关系：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），此时的温度为850℃；在此温度下，若该容器中含有1mol CO₂、1.2mol H₂、0.75mol CO、1.5molH₂O（g），则此时反应所处的状态为向正反应方向进行中（填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”）．
（5）在850℃下，将1.5mol CO₂、1.0mol H₂混合于该1L的密闭容器中，在该温度下达到平衡时，H₂的转化率为60%．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
（2）由表中数据可知，升高温度平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动；
（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（4）某温度下，平衡浓度符合：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），说明平衡常数K=1；
计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行；
（5）设氢气转化率为x，则转化的氢气为xmol，表示出平衡时各组分物质的量，再利用平衡常数列方程计算解答．

解答 解：（1）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常数k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；
（2）由表中数据可知，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应方向移动
故答案为：正反应方向；
（3）A．反应前后气体的物质的量不变，容器内压强自始至终不变，容器中压强变，不能说明反应到达平衡，故A错误；
B．到达平衡时各组分含量不变，H₂的质量分数保持不变，说明反应到达平衡，故B正确；
C．两个C=O键断裂的同时有两个H-O键断裂，两个H-O键断裂时会生成2个C=O，说明二氧化碳的生成速率与消耗速率相等，说明反应到达平衡，故C正确；
D．温度不变，平衡常数不变，故D错误；
E．c（CO₂）=c（CO）时可能处于平衡状态，可能不处于平衡状态，与反应的条件有关，即与二氧化碳的转化率有关，故E错误；
故选：BC；
（4）根据c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O）可知，该温度下的平衡常数$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=1，平衡常数只与温度有关，故此时温度为850℃，
此时浓度商Qc=$\frac{0.75×1.5}{1×1.2}$=0.94＜850℃时平衡常数K=1，反应向正反应方向进行，
故答案为：850℃；向正反应方向进行中；
（5）设氢气转化率为x，转化的氢气为xmol，则：
            CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1.5     1        0       0
变化量（mol）：x       x        x       x
平衡量（mol）：1.5-x   1-x      x       x
则$\frac{x×x}{（1.5-x）×（1-x）}$=1，解得x=60%，
故答案为：60%．

点评 本题考查化学平衡常数的应用、化学平衡状态的判断，难度中等，掌握化学平衡常数的书写与应用，注意判断化学平衡状态，选择的物理量应是随反应进行发生不变，当该物理量不再变化时，说明到达平衡状态．