Question

15．在一固定容积的密闭容器中，充入2mol CO₂和1mol H₂发生如下化学反应：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其化学平衡常数与温度（T）的关系如表：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
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=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$．
（2）若反应在830℃下达到平衡，则CO₂气体的转化率为33.3%．
（3）若绝热时（容器内外没有热量交换），平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则容器内气体温度降低（填“升高”、“降低”或“不能确定”）．
（4）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是BC（填字母序号）．
A．容器内压强不变
B．混合气体中c（CO）不变
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）
D．c（CO₂）=c（CO）
E．c（CO₂ ）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O）

Answer 1

分析 （1）平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物浓度系数次幂乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比；
（2）令平衡时参加反应的CO₂的物质的量为ymol，则：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始（mol）：2       1       0       0
变化（mol）：y       y       y       y
平衡（mol）：2-y     1-y     y       y
再根据平衡常数K=1列方程计算解答；
（3）由表中数据可知，温度升高平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应．若绝热时（容器内外没有热量交换），平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则平衡正向移动；
（4）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．

解答 解：（1）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）平衡常数表达式K=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$，
故答案为：$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$；
（2）令平衡时参加反应的CO₂的物质的量为ymol，则：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始（mol）：2       1       0      0
变化（mol）：y       y       y      y
平衡（mol）：2-y     1-y     y      y
则$\frac{y×y}{（2-y）×（1-y）}$=1，解得y=$\frac{2}{3}$，故CO₂气体的转化率为$\frac{\frac{2}{3}mol}{2mol}$×100%=33.3%，
故答案为：33.3%；
（3）由表中数据可知，温度升高平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应．若绝热时（容器内外没有热量交换），平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则平衡正向移动，吸收热量，故容器内气体温度降低，
故答案为：降低；
（4）A．反应前后气体体积不变，容器内压强始终不变，故A错误；
B．混合气体中c（CO）不变，说明到达平衡，故B正确；
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）说明氢气的生成速率与消耗速率相等，到达平衡状态，故C正确；
D．CO₂与CO浓度与二氧化碳转化率有关，故D错误；
E．c（CO₂ ）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O）说明$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$=1，但温度影响平衡常数，不一定处于平衡状态，故E错误，
故选：BC．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡常数、平衡状态判断等，注意化学平衡常数的表达式的书写与化学方程式中的计量系数有关，故其单位也不是唯一的，当反应中有固态或纯液态参与时，其浓度视为常数，不写在平衡常数关系式中；平衡常数只是温度的函数，只要温度一定，对于已经达到平衡的可逆反应，即是改变反应条件使平衡破坏，建立新平衡后，平衡常数K值也不变．