题目内容

10.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
C(s)+H2O (g)?CO(g)+H2 (g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表:
t/(℃)70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
完成下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c(CO)c({H}_{2})}{c({H}_{2}O)}$.
(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是abc.
a.容器中压强不变                 b.混合气体中c(CO)不变
c.v正(H2)=v逆(H2O)             d.c(H2O)=c(H2)
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO)•c(H2)=c(H2O),试判断此时的温度为830℃;在此温度下,若反应开始时H2O (g)的浓度为a mol/L,当反应达到平衡时测得CO与H2的浓度均为0.2mol/L,则反应开始时H2O的浓度a=0.24 mol/L.

分析 (1)K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,固体不在表达式中出现;
(2)利用平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判断;
(3)计算K,结合表格判断温度,若反应开始时H2O (g)的浓度为a mol/L,当反应达到平衡时测得CO与H2的浓度均为0.2mol/L,利于平衡浓度与K计算.

解答 解:(1)碳为固体,浓度为常数,故不在平衡常数表达式中出现,该反应平衡常数表达式K=$\frac{c(CO)c({H}_{2})}{c({H}_{2}O)}$,故答案为:$\frac{c(CO)c({H}_{2})}{c({H}_{2}O)}$;
(2)a.随反应进行气体的物质的量增大,压强增大,容器中压强不变,说明到达平衡状态,故a正确;
b.反应达到平衡状态时,各物质的浓度不变,混合气体中c(CO)不变说明到达平衡状态,故b正确;
c.v (H2)正=v (H2O)逆不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比,说明到达平衡状态,故c正确;
d.反应始终按CO与氢气物质的量之比为1:1进行,c(H2)=c(CO)不能说明到达平衡,故d错误;
故答案为;abc;
(3)c(CO)•c(H2)=c(H2O),即K=$\frac{c(CO)c({H}_{2})}{c({H}_{2}O)}$=1,此时应为8300C;若反应开始时H2O (g)的浓度为a mol/L,当反应达到平衡时测得CO与H2的浓度均为0.2mol/L,则
                  C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),
起始(mol/L)             a           0.2         0.2
转化(mol/L)             0.2         0.2        0.2
平衡(mol/L)            a-0.2        0.2       0.2
K=$\frac{0.2×0.2}{a-0.2}$=1,解得a=0.24,
故答案为:8300C;0.24.

点评 本题考查化学平衡常数及计算,为高频考点,把握化学平衡三段法、各物质的量浓度的关系、平衡状态判断方法等为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,注意K与平衡浓度的关系,题目难度不大.

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