题目内容

7.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的关系如下表:
T/℃70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
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)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是BC.
a.容器中压强不变                  b.混合气体中 c(CO)不变
c.v(H2)=v(H2O)               d.c (CO2)=c (CO)
(4)830℃下,若物质的浓度关系是c (CO2)•c (H2)>c (CO)•c (H2O),则此时正反应速率与逆反应速率的关系是a.
a.v>v      b.v=v      c.v<v      d.无法判断
(5)830℃下,在2L密闭容器中,加入2mol CO2 和2mol H2,该温度下反应10分钟达到平衡,其平衡常数K=1.0,则10分钟内v (H2)=0.05 mol/(L•min),平衡时CO2的转化率为50%.

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,而升高温度平衡向吸热反应移动;
(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)830℃下,若物质的浓度符合下式:c(CO2)•c(H2)>c(CO)•c(H2O),说明浓度商Qc<K=1,反应向正反应进行;
(5)由于 CO2、H2的起始物质的量之比等于化学计量数之比,故平衡时二者浓度相等,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),由碳元素守恒可知平衡时c(CO2)=c(CO)=$\frac{1}{2}$×$\frac{2mol}{2L}$=0.5mol/L,故c(H2)=0.5mol/L,再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(H2),转化率=$\frac{浓度变化量}{起始浓度}$×100%.

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)A.反应前后气体的物质的量不变,恒温恒容下压强始终不变,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(H2=v(H2O) 说明氢气的生成速率与消耗速率相等,反应到达平衡,故C正确;
D.平衡时二氧化碳与一氧化碳的浓度与转化率有关,c(CO2)=c(CO)不能说明到达平衡,故D错误,
故选:BC;
(4)830℃下,若物质的浓度符合下式:c(CO2)•c(H2)>c(CO)•c(H2O),说明浓度商Qc<K=1,反应向正反应进行,则v>v
故选:a;
(5)由于 CO2、H2的起始物质的量之比等于化学计量数之比,故平衡时二者浓度相等,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),由碳元素守恒可知平衡时c(CO2)=c(CO)=$\frac{1}{2}$×$\frac{2mol}{2L}$=0.5mol/L,故c(H2)=0.5mol/L,
则v(H2)=$\frac{0.5mol/L}{10min}$=0.05 mol/(L•min),CO2转化率=$\frac{0.5mol/L}{\frac{2mol}{2L}}$×100%=50%,
故答案为:0.05 mol/(L•min);50%.

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

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