Question

15．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：
T/℃700 800 830  1000  1200
K   0.6 0.9 1.0  1.7    2.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$．
（2）该反应为吸热反应（填“吸热”或“放热”）．
（3）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O）．试判断此时的温度为830℃．此温度下加入1mol CO₂（g）和1molH₂（g），充分反应，达到平衡时，CO₂的转化率为50%．
（4）在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c（CO₂）=2mol/L，c（H₂）=1.5mol/L，c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=3mol/L，则正、逆反应速率的比较为v（正）＜v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）．

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，而升高温度平衡向吸热反应移动；
（3）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），说明平衡常数K=1；
CO₂、H₂的起始物质的量之比等于化学计量数之比，则二者平衡浓度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡时CO（g）、H₂O（g）浓度相等，结合平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=1，可知平衡时c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），根据碳元素守恒可知，平衡时n（CO₂）=n（CO₂）=0.5mol，进而计算二氧化碳转化率；
（4）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．

解答 解：（1）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常数表达式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，升高温度平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，而升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
（3）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），说明平衡常数K=1，故温度为830℃；
CO₂、H₂的起始物质的量之比等于化学计量数之比，则二者平衡浓度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡时CO（g）、H₂O（g）浓度相等，结合平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=1，可知平衡时c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），根据碳元素守恒可知，平衡时n（CO₂）=n（CO₂）=$\frac{1mol}{2}$=0.5mol，故二氧化碳的转化率为$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%，
故答案为：830；50%；
（4）此时浓度商Qc=$\frac{1×3}{2×1.5}$=1＞800℃时平衡常数K=0.9，反应向逆反应进行，则v（正）＜v（逆），故答案为：＜．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡常数及应用等，注意对平衡常数理解与灵活应用．