Question

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

T/℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

请回答下列问题：
（1）该反应为吸热反应．（填“吸热”或“放热”）
（2）830℃，c（CO）=0.01mol/L，c（H₂O）=0.03mol/L，c（CO₂）=0.01mol/L，c（H₂）=0.05mol/L，该反应否（填“是”或“否”）达到的化学平衡状态．
（3）800℃时，固定容积的密闭容器中，放入混合物，起始浓度为c（CO）=0.01mol/L，c（H₂O）=0.03mol/L，c（CO₂）=0.01mol/L，c（H₂）=0.05mol/L，则反应开始时，H₂O的消耗速率比生成速率小（填“大”、“小”或“不能确定”）
（4）830℃时，在1L的固定容积的密闭容器中放入2mol CO₂和1mol H₂，平衡后CO₂的转化率为$\frac{1}{3}$，H₂的转化率为$\frac{2}{3}$（用分数表示）．若再充入1mol H₂则H₂的转化率为减小（增大，减少，不变）

Answer 1

分析 （1）升高温度，化学平衡向吸热方向移动，根据温度化学化学平衡常数关系确定反应热；
（2）先计算浓度商，根据浓度商与化学平衡常数相对大小确定反应是否达到平衡状态；
（3）先计算浓度商，根据浓度商和化学平衡常数相对大小确定反应方向，从而确定正逆反应速率相对大小；
（4）设参加反应的c（CO₂）=xmol/L，开始时c（CO₂）=2mol/L、c（H₂）=1mol/L，
该反应中CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），
开始（mol/L）2          1             0            0
反应（mol/L）x          x            x             x
平衡（mol/L）2-x     1-x          x              x
化学平衡常数K=$\frac{x．x}{（2-x）．（1-x）}$=1.0
x=$\frac{2}{3}$，
二氧化碳转化率=$\frac{xmol/L}{2mol/L}$×100%；
氢气转化率=$\frac{xmol/L}{1mol/L}$×100%；
若再充入1mol H₂，平衡正向移动，但转化的氢气物质的量远远小于加入的氢气物质的量．

解答 解：（1）根据表中数据知，升高温度平衡常数增大，说明平衡正向移动，则正反应是吸热反应，故答案为：吸热；
（2）该反应浓度商=$\frac{0.01×0.03}{0.01×0.05}$=0.6＜1.0，浓度商小于平衡常数，没有达到平衡状态，平衡正向移动，
故答案为：否；
（3）该反应浓度商=$\frac{0.01×0.03}{0.01×0.05}$=0.6＜0.9，浓度商小于平衡常数，平衡正向浓度，则正反应速率大于逆反应速率，即H₂O的消耗速率比生成速率小，故答案为：小；
（4）设参加反应的c（CO₂）=xmol/L，开始时c（CO₂）=2mol/L、c（H₂）=1mol/L，
该反应中CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），
开始（mol/L）2          1             0            0
反应（mol/L）x          x            x             x
平衡（mol/L）2-x     1-x          x              x
化学平衡常数K=$\frac{x．x}{（2-x）．（1-x）}$=1.0
x=$\frac{2}{3}$，
二氧化碳转化率=$\frac{xmol/L}{2mol/L}$=$\frac{\frac{2}{3}mol/L}{2mol/L}$=$\frac{1}{3}$；
氢气转化率=$\frac{xmol/L}{1mol/L}$=$\frac{\frac{2}{3}mol/L}{1mol/L}$=$\frac{2}{3}$；
若再充入1mol H₂，平衡正向移动，但转化的氢气物质的量远远小于加入的氢气物质的量，所以氢气转化率减小，
故答案为：$\frac{1}{3}$；$\frac{2}{3}$；减小．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，正确利用化学平衡常数与浓度商关系进行计算是解本题关键，会根据浓度商与化学平衡常数相对大小确定反应方向、正逆反应速率相对大小，题目难度不大．