Question

8．1273k时，在固定体积为2L的密闭容器中加入2mol一氧化碳和2mol水，进行化学反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．达到平衡状态时测得H₂浓度为0.5mol/L．
（1）计算1273k该反应的平衡常数K；
（2）计算此时CO的平衡转化率；
（3）向该容器中再充入多少mol水才能使CO平衡转化率达到90%

Answer 1

分析 1273k时，在固定体积为2L的密闭容器中加入2mol一氧化碳和2mol水，达到平衡状态时测得H₂浓度为0.5mol/L，则：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）：1       1        0      0
变化浓度（mol/L）：0.5     0.5      0.5    0.5
平衡浓度（mol/L）：0.5     0.5      0.5    0.5
（1）根据K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$计算平衡常数；
（2）转化率=$\frac{浓度变化量}{起始浓度}$×100%；
（3）设需要加入xmol才能使CO平衡转化率达到90%，则转化的CO为1.8mol，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：1273k时，在固定体积为2L的密闭容器中加入2mol一氧化碳和2mol水，达到平衡状态时测得H₂浓度为0.5mol/L，则：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）：1       1        0      0
变化浓度（mol/L）：0.5     0.5      0.5     0.5
平衡浓度（mol/L）：0.5     0.5      0.5     0.5
（1）平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，
答：该温度下平衡常数K=1；
（2）平衡时CO转化率=$\frac{0.5mol/L}{1mol/L}$×100%=50%，
答：平衡时CO的转化率为50%；
（3）设需要加入xmol才能使CO平衡转化率达到90%，则转化的CO为2mol×90%=1.8mol，则：
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）：2      2+x       0      0
变化（mol）：1.8    1.8       1.8    1.8
平衡（mol）：0.2    0.2+x     1.8    1.8
反应前后气体体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则$\frac{1.8×1.8}{0.2×（0.2+x）}$=1，解得x=16，
答：向该容器中再充入16mol水才能使CO平衡转化率达到90%．

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．