Question

17．在10L的容器中，充入CO和H₂O各2mol，在800℃发生化学反应，达到化学平衡时有50%的CO转化为CO₂，计算各物质的平衡浓度和平衡常数．若使CO转化率提高到80%，还需要补充多少摩尔水气？

Answer 1

分析 800℃时，在10L的容器中充入CO和H₂O各2mol，达到化学平衡时有50%的CO转化为CO₂，转化的CO₂为1mol，则：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）：2      2        0       0
变化（mol）：1      1        1       1   
平衡（mol）：1      1        1       1
根据c=$\frac{n}{V}$计算各物质平衡浓度，根据K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$计算平衡常数；
设需要加入xmol水才能使CO平衡转化率达到80%，则转化的CO为1.6mol，表示出平衡时各组分的物质的量，再根据平衡常数列方程计算．

解答 解：800℃时，在10L的容器中充入CO和H₂O各2mol，达到化学平衡时有50%的CO转化为CO₂，转化的CO₂为1mol，则：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）：2      2         0       0
变化（mol）：1      1         1       1
平衡（mol）：1      1         1       1
平衡时c（CO）=c（H₂O）c（CO₂）=c（H₂）=$\frac{1mol}{10L}$=0.1mol/L，
平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.1×0.1}{0.1×0.1}$=1，
设需要加入xmol水才能使CO平衡转化率达到80%，则转化的CO为1.6mol，则：
          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）：2     2+x      0       0
变化（mol）：1.6   1.6      1.6     1.6
平衡（mol）：0.4   0.4+x    1.6     1.6
故$\frac{1.6×1.6}{0.4×（0.4+x）}$=1，解得x=6
答：平衡时各物质的平衡浓度均为0.1mol/L，平衡常数为1，若使CO转化率提高到80%，还需要补充6摩尔水气．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及平衡常数计算及应用，掌握化学平衡常数的用途：1、判断反应进行的程度，2、判断反应的热效应，3、判断反应进行的方向，4、计算转化率等．