Question

3．在一定体积的密闭容器中，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℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．该反应为吸热反应（选填“吸热”、“放热”）．
（2）能判断该反应是否已达化学平衡状态的依据是bc．
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）
（3）830℃时，容器中的反应已达到平衡．在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积．平衡不移动（选填“向正反应方向”、“向逆反应方向”、“不”）．
（4）若 830℃时，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K等于1.0（选填“大于”、“小于”、“等于”）
（5）若1200℃时，在某时刻平衡体系中CO₂、H₂、CO、H₂O的浓度分别为2mol•L^-1、2mol•L^-1、4mol•L^-1、4mol•L^-1，则此时上述反应的平衡移动方向为逆反应方向．（选填“正反应方向”、“逆反应方向”、“不移动”）
（6）某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molCO₂和1molH₂充分反应达平衡时，CO平衡浓度为0.25mol/L，试判断此时的温度为830℃．
（7）若在（6）所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2molCO₂和3molH₂充分反应达平衡时，H₂的物质的量为b．
a．等于1.0mol　　　　b．大于1.0molc．大于0.5mold．无法确定．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
由表中数据可知，温度越高化学平衡常数越大，升高温度平衡向正反应移动，正反应是吸热反应；
（2）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
（3）其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动；
（4）平衡常数只受温度影响，温度不变平衡常数不变；
（5）计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行；
（6）计算平衡时各组分浓度，再根据k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$计算平衡常数判断温度；
（7）令平衡时参加反应的CO₂的物质的量为ymol，则：
            CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始（mol）：2        3       0       0
变化（mol）：y        y       y       y
平衡（mol）：2-y      3-y     y       y
再根据平衡常数k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=2.6列方程计算解答．

解答 解：（1）可逆反应CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的化学平衡常数表达式k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
由表中数据可知，温度越高化学平衡常数越大，升高温度平衡向正反应移动，温度升高平衡向吸热反应移动，故该反应正反应是吸热反应，
故答案为：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；吸热；
（2）a．该可逆反应反应前后气体的物质的量不变，容器内压强自始至终不变，容器中压强变，不能说明反应到达平衡，故a错误；
b．随反应进行CO的浓度增大，混合气体中 c（CO）不变，说明反应到达平衡，故b正确；
c．υ_正（H₂）=υ_逆（H₂O），不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，说明反应到达平衡，故c正确；
d．c（CO₂）=c（CO）时可能处于平衡状态，可能不处于平衡状态，与反应的条件有关，即与二氧化碳的转化率有关，故d错误；
故选：bc；
（3）其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，压强减小，反应气体气体体积不变，平衡不移动，
故答案为：不；
（4）由表中数据可知，830℃时该平衡常数为1，平衡常数只受温度影响，与物质的浓度无关，温度不变平衡常数不变，
故答案为：等于；
（5）浓度商Qc=$\frac{4×4}{2×2}$=4＞K=2.6，反应向逆反应方向进行，
故答案为：逆反应方向；
（6）某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molCO₂和1molH₂充分反应达平衡时，CO平衡浓度为0.25mol/L，则：
               CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始浓度（mol）：0.5     0.5      0      0
变化浓度（mol）：0.25    0.25     0.25   0.25
平衡浓度（mol）：0.25    0.25     0.25   0.25
故平衡常数K=$\frac{0.25×0.25}{0.25×0.25}$=1，故所处温度为830℃，
故答案为：830；
（7）令平衡时参加反应的CO₂的物质的量为ymol，则：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始（mol）：2       3       0       0
变化（mol）：y       y       y       y
平衡（mol）：2-y     3-y     y       y
则平衡常数K=$\frac{y×y}{（2-y）×（3-y）}$=1，解得y=1.2，故平衡时H₂的物质的量为3mol-1.2mol=1.8mol，
故选：b．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡常数、化学平衡状态的判断，难度中等，掌握化学平衡常数的书写及用途：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．