Question

18．在2L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和温度t的关系如下表：

t℃	600	800	830	1000	1200
K	0.25	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．
（2）该反应为吸热反应（选填“吸热”、“放热”）．反应达平衡后，若再通入一定量CO₂，则平衡常数K将不变，CO₂的转化率减小．（填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是bc（多选扣分）．
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（CO₂）=c（CO）
（4）若 600℃时，向容器中充入1mol CO、1mol H₂O，反应达到平衡后，CO的转化率是$\frac{2}{3}$．

Answer 1

分析 （1）根据平衡常数的概念写出该反应的化学平衡常数表达式；
（2）根据温度对化学平衡常数的影响判断该反应的反应热；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变；通入二氧化碳，氢气的转化率增大，二氧化碳的转化率减小；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，据此对各选项进行判断，注意该反应是气体体积不变的反应；
（4）设出CO的转化率，600℃时该反应的平衡常数K=0.25，利用三段式列式计算即可．

解答 解：（1）因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；
（2）化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度，平衡向吸热的方向移动，由表可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明化学平衡正向移动，因此正反应方向吸热；
通入二氧化碳后，由于温度不变，则该反应的平衡常数不变；由于通入了二氧化碳，氢气的转化率增大，而二氧化碳的转化率会减小，
故答案为：吸热；不变；减小；
（3）a．由于该反应是气体体积不变的反应，则容器内压强始终不变，所以容器中压强不变，无法判断是否达到平衡状态，故a错误；          
b．混合气体中c（CO）不变，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故b正确；
c．v正（H₂）=v逆（H₂O），各组分浓度不变，该反应已经达到平衡状态，故c正确；       
d．c（CO₂）=c（CO），无法判断正逆反应速率是否相等，则无法判断是否达到平衡状态，故d错误；
故答案为：bc；
（4）设达到平衡时CO的转化率为x，起始时向容器中充入1mol CO、1mol H₂O，容器体积为2L，则二者起始浓度都是0.5mol/L，CO转化的浓度为0.5xmol/L，
                CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），
起始浓度（mol/L）：0      0        0.5     0.5
变化浓度（mol/L）：0.5x  0.5x     0.5x    0.5x
平衡浓度（mol/L）：0.5x   0.5x  0.5（1-x） 0.5（1-x），
则：K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5（1-x）×0.5（1-x）}{0.5x×0.5x}$=0.25，
解得：x=$\frac{2}{3}$，
故答案为：$\frac{2}{3}$．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度中等，涉及化学平衡常数、化学平衡状态的判断及转化率的计算，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握三段式在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的化学计算能力．