题目内容
【题目】在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
(1)已知在700 ℃时,该反应的平衡常数K1=0.6,则该温度下反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3=__________。
(2)已知在1 000 ℃时,该反应的平衡常数K4为1.0,则该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。(填编号)
A.容器中压强不变 B.c(CO2)=c(CO)
C.生成a mol CO2的同时消耗a mol H2 D.混合气体的平均相对分子质量不变
(4)在1 000 ℃下,某时刻CO2的物质的量为2.0 mol,则此时v正______v逆(填“>”、“=”或“<”)。该温度下反应达到平衡时,CO2的转化率为__________。
【答案】 0.77 吸热 C > 40%
【解析】(1)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。已知在700 ℃时,该反应的平衡常数K1=0.6,CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)与上述反应化学计量数减半,故平衡常数为K1的开方,K3==0.77;(2) K4>K1,说明平衡右移,升温向吸热方向移动,故为吸热反应;(3) 反应过程中气体的物质的量始终不变,压强始终不变,选项A错误;c(CO2)=c(CO) 不能说明反应达到化学平衡状态,选项B错误;生成a mol CO2的同时消耗a mol H2,说明正逆速率相等,选项C正确;混合气体的平均相对分子质量 为m/n,m和n始终不变,故混合气体的平均相对分子质量始终不变,选项D错误。故选C;
(4) CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
开始时的浓度(mol/L): 1.5 1 0 0
变化的浓度(mol/L): 0.5 0.5 0.5 0.5
某时刻的浓度(mol/L): 1 0.5 0.5 0.5
浓度商= =0.5<1,则反应向正反应方向移动,所以v(正)>v(逆),3mol CO2和2mol H2混合于2L的密闭容器中,则二氧化碳和氢气的起始浓度分别为1.5mol/L、1mol/L,在1000℃下,某时刻CO2的物质的量为2.0mol,某时刻二氧化碳的浓度是1mol/L,设该温度下达到平衡时,反应的二氧化碳的物质的量浓度为x,
CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
开始时的浓度(mol/L): 1.5 1 0 0
变化的浓度(mol/L): x x x x
平衡时的浓度(mol/L): 1.5-x 1-x x x
=1.0,解得:x=0.6,二氧化碳的转化率=×100%=40%。