Question

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℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

．
（2）该反应为

吸热

反应（选填“吸热”、“放热”）．
（3）若 830℃时，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K

等于

1.0（选填“大于”、“小于”、“等于”）
（4）若1200℃时，在某时刻该容器中CO₂、H₂、CO、H₂O的浓度分别为2mol?L^-1、2mol?L^-1、4mol?L^-1、4mol?L^-1，则此时上述反应的平衡移动方向为

逆反应方向

．（选填“正反应方向”、“逆反应方向”、“不移动”）
（5）科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究．目前合成氨的技术原理为：
 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol 
该反应的能量变化如图所示．
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E₂的变化是：

减小

．（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②将一定量的N₂（g）和H₂（g）放入2L的密闭容器中，在500℃、2×10⁷Pa下发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
5分钟后达到平衡，测得N₂为0.2mol，H₂为0.6mol，NH₃为0.2mol．氮气的平均反应速率v（N₂）=

0.01mol/L?min

，H₂的转化率是

33.3%

．
③欲提高②容器中H₂的转化率，下列措施一定可行的是

ACD

．
A．增大压强
B．改变反应的催化剂
C．液化生成物分离出氨
D．向容器中按原比例再充入原料气
E．升高温度．

Answer 1

分析：（1）化学平衡常数是用平衡状态下生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物的幂次方乘积；
（2）平衡常数随温度变化，温度越高，平衡常数越大，升温，平衡正向进行，根据化学平衡的移动原理分析判断；
（3）平衡常数只随温度变化；
（4）计算浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；
（5）①催化剂降低反应的活化能；
②依据化学平衡的三段式列式计算平衡量；依据化学反应速率和转化率概念计算结果；
③根据影响化学平衡的影响条件分析判断，平衡向正向进行，增大另一种物质的浓度会提高氢气转化率；

解答：解：（1）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），平衡常数的计算式根据概念书写计算式为：K=

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

；
故答案为：

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

；
（2）图表中平衡常数随温度升高增大，说明温度升高平衡正向进行，正反应是吸热反应，故答案为：吸热；
（3）若 830℃时，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反应达到平衡后，温度不变，平衡常数不变，其化学平衡常数为1，故答案为：等于；
（4）若1200℃时，K=2.6，在某时刻该容器中CO₂、H₂、CO、H₂O的浓度分别为2mol?L^-1、2mol?L^-1、4mol?L^-1、4mol?L^-1，浓度商=

C(CO)?C(H2O)

C(CO2)?C(H2)

=

4mol/L×4mol/L

2mol/L×2mol/L

=4＞2.6；说明反应逆向进行，故答案为：逆反应方向；
（5）①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，降低了反应的活化能，依据图示方向可知E₂减小，故答案为：减小；
②将一定量的N₂（g）和H₂（g）放入2L的密闭容器中，在500℃、2×10⁷Pa下发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）5分钟后达到平衡，测得N₂为0.2mol，H₂为0.6mol，NH₃为0.2mol．
依据化学平衡的三段式列式计算：起始量=平衡量+变化量
               N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mmol） 0.3      0.9        0    
变化量（mol） 0.1      0.3        0.2
平衡量（mol） 0.2      0.6         0.2
氮气的平均反应速率v（N₂）=

0.1mol 2L

5min

=0.01mol/L?min；
H₂的转化率=

0.3mol

0.9mol

×100%=33.3%
③欲提高②容器中H₂的转化率，
A、增大压强，平衡向气体体积减小的方向进行移动，氢气转化率增大，故A符合；
B、改变反应的催化剂，不改变化学平衡，不能提高氢气转化率，故B不符合；
C、液化生成物分离出氨，减少生成物，平衡正向进行，提高氢气转化率，故C符合；
D、向容器中按原比例再充入原料气，相当于增大容器内的压强，平衡正向进行，提高氢气的转化率，故D符合；
E、依据图象分析可知，反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，氢气转化率减小，故E不符合；
故选ACD．
故答案为：ACD．

点评：本题考查了化学平衡常数的计算、分析、判断反应进行的方向，影响平衡常数、化学反应速率、化学平衡的因素的应用，化学平衡的三段式计算方法，转化率计算、反应速率计算的概念应用，综合性较大，题目难度中等．