Question

8．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：其化学平衡常数K与温度t的关系如下：
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

请回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．
（2）该反应为吸热反应．（填“吸热”或“放热”）
（3）800℃，固定容器的密闭容器中，放入混合物，其始浓度为c（CO）=0.01mol/L，c（H₂O）=0.03mol/L，c（CO₂）=0.01mol/L，c（H₂）=0.02mol/L，则反应开始时，H₂O的消耗速率比生成速率大（填“大”“小”或“不能确定”）
（4）830℃，在1L的固定容器的密闭容器中放入3molCO₂和1molH₂，平衡后CO₂的转化率为25%，
H₂的物质的量为0.25mol．

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；
（2）由表中数据可知，温度越高化学平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，正反应是吸热反应；
（3）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，进而判断H₂O的消耗速率与生成速率相对大小；
（4）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）：3      1        0       0
变化（mol）：y      y        y      y
平衡（mol）：3-y    1-y      y      y
再根据平衡常数k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=1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=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；
（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，正反应是吸热反应，
故答案为：吸热；
（3）此时的浓度商Qc=$\frac{0.01×0.03}{0.01×0.02}$=1.5，大于800℃平衡常数K=0.9，故反应向逆反应进行，故H₂O的消耗速率比生成速率大，
故答案为：大；
（4）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）：3      1        0      0
变化（mol）：y      y        y      y
平衡（mol）：3-y    1-y      y      y
容器的容积为1L，故$\frac{y×y}{（3-y）×（1-y）}$=1，解得：y=0.75，
故平衡后CO₂的转化率为$\frac{0.75mol}{3mol}$×100%=25%=$\frac{1}{3}$，平衡时H₂的物质的量为1mol-0.75mol=0.25mol，
故答案为：25%；0.25mol．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及平衡常数计算、影响因素及应用等，难度中等，注意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．