Question

16．已知可逆反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），达到平衡时，K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$，K是常数，只与温度有关，与浓度无关．
（1）830K时，若起始时c（CO）=2mol•L^-1，?c（H₂O）=3mol•L^-1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为40%；K值为1．
（2）830K时，若只将起始时c（H₂O）改为6mol•L^-1，则水蒸气的转化率为25%．
（3）若830K时，起始浓度c（CO）=a mol•L^-1，c（H₂O）=b mol•L^-1，H₂的平衡浓度c（H₂）=c mol•L^-1?
①a、b、c之间的关系式是$\frac{c×c}{（a-c）×（b-c）}$=1；
②当a=b时，a=2c．

Answer 1

分析 （1）830K时，若起始时c（CO）=2mol•L^-1，?c（H₂O）=3mol•L^-1，平衡时CO的转化率为60%，CO浓度变化量为2mol/L×60%=1.2mol/L，则：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）：2      3         0       0
变化浓度（mol/L）：1.2    1.2       1.2     1.2
平衡浓度（mol/L）：0.8    1.8       1.2     1.2
转化率=$\frac{浓度变化量}{起始浓度}$×100%，将平衡浓度代入K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$计算；
（2）温度不变，K值不变，830K时，若只将起始时c（H₂O）改为6mol•L^-1，假设平衡时CO浓度变化量为xmol/L，表示出平衡时各组分浓度，再利用平衡常数列方程计算解答；
（3）温度不变，K值不变，用c表示出平衡时各组分浓度，再利用平衡常数列方程计算解答．

解答 解：（1）830K时，若起始时c（CO）=2mol•L^-1，?c（H₂O）=3mol•L^-1，平衡时CO的转化率为60%，CO浓度变化量为2mol/L×60%=1.2mol/L，则：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）：2      3        0       0
变化浓度（mol/L）：1.2    1.2      1.2     1.2
平衡浓度（mol/L）：0.8    1.8      1.2     1.2
水蒸气的转化率为$\frac{1.2mol/L}{3mol/L}$×100%=40%；K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{1.2×1.2}{0.8×1.8}$=1，
故答案为：40%；1；
（2）830K时，若只将起始时c（H₂O）改为6mol•L^-1，假设平衡时CO浓度变化量为xmol/L，则：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）：2       6        0      0
变化浓度（mol/L）：x       x        x      x 
平衡浓度（mol/L）：2-x     6-x      x      x
温度不变，K不变，则$\frac{x×x}{（2-x）×（6-x）}$=1，解得x=1.5，故水蒸气的转化率为$\frac{1.5mol/L}{6mol/L}$×100%=25%，
故答案为：25%；
（3）①若830K时，起始浓度c（CO）=a mol•L^-1，c（H₂O）=b mol•L^-1，H₂的平衡浓度c（H₂）=c mol•L^-1，则：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）：a      b        0       0
变化浓度（mol/L）：c      c        c       c
平衡浓度（mol/L）：a-c    b-c      c       c
温度不变，K不变，则$\frac{c×c}{（a-c）×（b-c）}$=1，
故答案为：$\frac{c×c}{（a-c）×（b-c）}$=1；
②当a=b时，则$\frac{{c}^{2}}{（a-c）^{2}}$=1，则a=2c，故答案为：2．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及平衡常数应用，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．