Question

20．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO（g）+H₂O（g）$\stackrel{催化剂}{?}$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（选填“吸热”、“放热”）．
（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（CO₂）=c（CO）
（3）830℃时，容器中的反应已达到平衡．在其他条件不变的情况下，在此温度下，若该容器中含有1molCO₂、1.2molH₂、0.75molCO、1.5molH₂O，这状态否（是或否）处于平衡状态？若不是，反应向哪个方向进行？向逆反应方向．（选填“向正反应方向”、“向逆反应方向”）．
（4）若830℃时，向容器中充入lmolCO、5molH₂O，反应达到平衡后，CO的转化率为83.3%（或83%，或5/6）．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，但不包含固体和纯液体；升高温度平衡向吸热方向移动；
（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及引起的一系列物理量不变；
（3）先计算浓度商，根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断反应进行方向；
（4）根据化学平衡常数计算参加反应的CO物质的量，转化率=$\frac{参加反应的n（CO）}{初始n（CO）}$×100%．

解答 解：（1）化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，但不包含固体和纯液体，所以该反应化学平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；升高温度平衡向吸热方向移动，根据表中数据知，升高温度化学平衡常数减小，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，
故答案为：$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；放热；
（2）A．该反应前后气体物质的量不变，所以反应是否达到平衡状态容器中压强都不变，所以不能判断平衡状态，故错误；
  B．混合气体中c（CO）不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
  C．v_逆（H₂）=v_正（H₂O）=v_正（H₂），正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
 D．c（CO₂）=c（CO）时该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态，与反应物初始量及转化率有关，所以不能判断平衡状态，故错误；
故选BC；
（3）因为该反应中各气体计量数都是1，所以化学平衡常数也等于生成物物质的量之积与反应物物质的量之积的比，830℃时，化学平衡常数K=1.0，若该容器中含有1molCO₂、1.2molH₂、0.75molCO、1.5molH₂O，该体系中浓度商=$\frac{1mol×1.2mol}{0.75mol×1.5mol}$=1.07＞1，该反应没有达到平衡状态，要使反应达到平衡状态，应该向逆反应方向移动，
故答案为：否；向逆反应方向；
（4）该温度下化学平衡常数K为1.0，设参加反应的n（CO）=xmol，根据方程式知，参加反应的n（H₂O）=n（H₂）=n（CO₂）=n（CO）=xmol，K=$\frac{x．x}{（1-x）．（5-x）}$，x=$\frac{5}{6}$
转化率=$\frac{参加反应的n（CO）}{初始n（CO）}$×100%=$\frac{\frac{5}{6}mol}{1mol}×100%$=.83.3%（或83%，或5/6），
故答案为：83.3%（或83%，或5/6）．

点评 本题考查化学平衡常数及其有关计算，侧重考查学生对基本概念的理解及化学计算的掌握，明确化学平衡状态判断方法及化学平衡计算中三段式的运用是解本题关键，会根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断反应方向，题目难度不大．