Question

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

试回答下列问题：
（1）在800℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有

 

（选填A、B、C、D、E）；

	n（CO）	n（H2O）	n（H2）	n（CO2）
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	3	3	0	0
D	0.5	2	1	1
E	3	1	2	1

（2）在1L密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气，在500℃下经过30s达到平衡，则30s内CO的平均反应速率为

 

．
（3）已知在一定温度下，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）平衡常数K；K的表达式

 

；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）平衡常数K₁；
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常数K₂；
则K、K₁、K₂之间的关系是：

 

；
（4）某温度下C（s）+CO₂（g）?2CO（g）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是

 

．
A．c（CO₂）=c（CO）            
B．K不变                
C．容器中的压强不变
D．v_正（CO）=2v_正（CO₂）        
E．c（CO）保持不变         
F．混合气体相对分子质量不变
（5）如图1所示，在甲、乙两容器中都充入1mol C和1mol CO₂，并使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应C（s）+CO₂（g）?2CO（g），并维持反应过程中温度不变．已知甲容器中CO₂的转化率随时间变化的图象如图2所示，请在图2中画出乙容器中CO₂的转化率随时间变化的图象．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,反应速率的定量表示方法,化学平衡常数的含义,化学平衡状态的判断,转化率随温度、压强的变化曲线

专题：化学平衡专题,化学反应速率专题

分析：（1）反应在同一容器内进行，体积相同，方程式中各物质的化学计量数都是1，所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值，求出此时的浓度商Q_c，平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数；
（2）到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为cmol/L，根据三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，依据平衡常数计算结合化学反应速率概念计算得到；
（3）依据平衡常数概念结合化学方程式写出平衡常数，固体不写入表达式；依据化学反应的平衡常数表达式计算分析；
（4）化学反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，据此分析选项；
（5）甲、乙两容器中分别充入1mol C和1mol CO₂，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生C（s）+CO₂（g）?2CO（g），其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CO₂的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长；

解答： 解：（1）反应在同一容器内进行，体积相同，方程式中各物质的化学计量数都是1，所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值，800℃时反应平衡常数为1．
A、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2×3

1×5

=

6

5

，大于1，反应向逆反应进行，故A错误；
B、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

1×1

2×2

=

1

4

，小于1，反应向正反应进行，故B正确；
C、开始只有CO、H₂，反应向正反应进行，故C正确；
D、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

1×1

0.5×2

=1，处于平衡状态，故D错误；
E、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2×1

3×1

=

2

3

，小于1，反应向正反应进行，故E正确；
故答案为：BCE；
（2）在1L密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气，在500℃下经过30s达到平衡，则30s内CO的平均反应速率为
设CO的浓度变化量为c，三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：10      10        0       0
转化（mol/L）：c       c         c        c
平衡（mol/L）：10-c   10-c       c        c
代入500℃时反应平衡常数有k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

c×c

(10-c)(10-c)

=9，解得c=7.5，
则30s内CO的平均反应速率=

7.5mol 1L

30s

=0.25mol/L?s；
故答案为：0.25mol/L?s；
（3）已知在一定温度下，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）；K的表达式为K=

C2(CO)

C(CO2)

；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）平衡常数K₁=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常数K₂=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

K=

K1

K2

=

C2(CO)

C(CO2)

；
故答案为：

C2(CO)

C(CO2)

；

K1

K2

；
（4）某温度下C（s）+CO₂（g）?2CO（g）能判断该反应达到化学平衡状态的依据依据平衡标志是正逆反应速率相同分析；
A．速率之比等于化学方程式系数之比，c（CO₂）=c（CO），不能证明反应达到平衡状态，故A不符合；
B．平衡常数随温度变化，其他条件变化平衡可以发生移动，K不变不能说明反应达到平衡，故B不符合；
C．反应前后气体体积变化，容器中的压强不变，能说明反应达到平衡，故C符合；
D．速率之比等于化学方程式系数之比，v_正（CO）=2v_正（CO₂） 只能说明反应正向进行，故D不符合；
E．c（CO）保持不变 是平衡的标志，故E符合；
F．碳为固体，反应前后气体质量变化，混合气体相对分子质量不变，说明反应达到平衡，故F符合；
故答案为CEF；
（5）甲、乙两容器中分别充入1mol C和1mol CO₂，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生C（s）+CO₂（g）?2CO（g），其体积增大，则相当于压强减小，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CO₂的转化率增大，但压强小，反应速率减慢，则达到平衡的时间变长；
，则乙中CO₂的转化率随时间变化的图象为
；
故答案为：；

点评：本题考查了化学平衡影响因素分析判断，平衡移动原理是解题有关，化学反应速率，平衡常数概念计算应用，注意平衡的条件分析是解题关键，题目难度中等．