题目内容

16.830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H>0
试回答下列问题:
(1)请写出该化学反应的平衡常数表达式:K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$.
(2)830K温度下,若起始时c(CO)=2mol•L-1,c(H2O)=3mol•L-1,达到平衡时CO的转化率为50%,则在该温度下,该反应的平衡常数K=0.5.
(3)若降低温度,该反应的K值将减小,该反应的正反应速率将减小; 该反应的逆反应速率将减小(均填“增大”“减小”或“不变”).
(4)若要提高CO的转化率,可采取的措施有:增大水蒸气浓度、减小二氧化碳、减小氢气浓度或升高温度.
(5)830K温度下,若起始时c(CO)=1mol•L-1,c(H2O)=2mol•L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5mol•L-1,则此时该反应是否达到平衡状态否(填“是”与“否”),你判断的依据是浓度商=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=0.33<K,平衡正向移动.

分析 (1)化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比;
(2)830K温度下,若起始时c(CO)=2mol•L-1,c(H2O)=3mol•L-1,达到平衡时CO的转化率为50%,则反应的c(CO)=2mol/L×50%=1mol/L,
                CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H>0
开始(mol/L)2            3                0             0
反应(mol/L)1           1                 1             1
平衡(mol/L)1           2                 1            1
化学平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$;
(3)降低温度平衡向吸热方向移动,正逆反应都减小;
(4)可以通过改变浓度(非CO浓度)、温度来改变CO转化率;
(5)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H>0
开始(mol/L)1          2                0             0
反应(mol/L)0.5       0.5             0.5          0.5
某时刻(mol/L)0.5   1.5             0.5          0.5
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方向,如果浓度商等于平衡常数,则该反应达到平衡状态.

解答 解:(1)化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则该反应化学平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$;
故答案为:K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$;
(2)830K温度下,若起始时c(CO)=2mol•L-1,c(H2O)=3mol•L-1,达到平衡时CO的转化率为50%,则反应的c(CO)=2mol/L×50%=1mol/L,
                CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H>0
开始(mol/L)2            3                0             0
反应(mol/L)1           1                 1             1
平衡(mol/L)1           2                 1            1
化学平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$=$\frac{1×1}{1×2}$=0.5,
故答案为:0.5;
(3)该反应的正反应是吸热反应,降低温度平衡逆向移动,化学平衡常数减小,降低温度导致活化分子百分数减小,正逆反应速率减小,
故答案为:减小;减小;减小;
(4)要提高CO转化率,可以通过增大水蒸气浓度、减小二氧化碳、减小氢气浓度、升高温度来实现,
故答案为:增大水蒸气浓度、减小二氧化碳、减小氢气浓度或升高温度;
(5)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H>0
开始(mol/L)1          2                0             0
反应(mol/L)0.5       0.5             0.5          0.5
某时刻(mol/L)0.5   1.5             0.5          0.5
浓度商=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=0.33<K,平衡正向移动,反应没有达到平衡状态,
故答案为:否;浓度商=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.5}$=0.33<K,平衡正向移动.

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,灵活运用三段式解法是解本题关键,会根据浓度商与化学平衡常数相对大小确定反应方向,题目难度不大.

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