Question

4．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$，该反应为放热反应（填吸热或放热）．
若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数③（填序号）
①一定不变    ②一定减小     ③可能增大     ④增大、减小、不变皆有可能
（2）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_逆（H₂）=v_正（H₂O）     （d）c（CO）=c（CO₂）
（3）将不同量的CO （g） 和H₂O （g） 分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO2	CO
A	650	2	4	1.6	2.4	5
B	900	1	2	0.4	1.6	3
C	900	a	b	c	d	t

①实验A中以υ（H₂） 表示的反应速率为0.16mol•L^-1•min^-1．
②通过计算可知，CO的转化率实验A大于 实验B（填“大于”、“等于”或“小于”），该反应的正反应为放（填“吸”或“放”）热反应．
③若实验C要达到与实验B相同的平衡状态，则a、b应满足的关系是b=2a（用含a、b的数学式表示）．

Answer 1

分析 （1）K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，由表格数据可知，温度越高K越小，则升高温度平衡逆向移动；K只与温度有关；
（2）结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡状态；
（3）①速率之比等于化学计量之比，υ（H₂）=υ（CO）；
②A中CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），
开始    4                2                  0           0
转化   1.6              1.6               1.6        1.6
平衡   2.4               0.4              1.6         1.6
B中CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），
开始    2                1                  0           0
转化   0.4              0.4               0.4        0.4
平衡   1.6              0.6              0.4         0.4
转化率分别为$\frac{1.6}{4}$×100%=40%、$\frac{0.4}{2}$×100%=20%，K分别为$\frac{1.6×1.6}{2.4×0.4}$=2.67、$\frac{0.4×0.4}{1.6×0.6}$=0.16；
③实验C要达到与实验B相同的平衡状态，温度相同，则起始量相同．

解答 解：（1）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），其化学平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$； 由表格数据可知，温度越高K越小，则升高温度平衡逆向移动，则正反应放热反应，改变条件使平衡向正反应方向移动，若降低温度，K可增大，其它因素时K不变，
故答案为：$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$；放热； ③；
（2）（a）该反应为气体体积不变的反应，容器中始终压强不变，不能判定平衡，故不选；     
（b）混合气体中c（CO）不变，浓度不变，为平衡状态，故选；
（c）v_逆（H₂）=v_正（H₂O），可知正逆反应速率相等，为平衡状态，故选；     
（d）c（CO）=c（CO₂）与起始浓度、转化率有关，不能判定平衡，故不选；
故答案为：b c；   
（3）①速率之比等于化学计量之比，υ（H₂）=υ（CO）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16 mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.16 mol•L^-1•min^-1；
②A中CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），
开始    4                2                  0           0
转化   1.6              1.6               1.6        1.6
平衡   2.4               0.4              1.6         1.6
B中CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），
开始    2                1                  0           0
转化   0.4              0.4               0.4        0.4
平衡   1.6              0.6              0.4         0.4
转化率分别为$\frac{1.6}{4}$×100%=40%、$\frac{0.4}{2}$×100%=20%，K分别为$\frac{1.6×1.6}{2.4×0.4}$=2.67、$\frac{0.4×0.4}{1.6×0.6}$=0.16，
可知A中转化率大于B中转化率，且温度高时K小，则正反应为放热反应，
故答案为：大于； 放；    
③实验C要达到与实验B相同的平衡状态，温度相同，则起始量相同，可知b=2a，故答案为：b=2a．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、K的表达式、平衡移动等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意表格中数据的分析与应用，题目难度不大．