Question

20．在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CO₂（g）+H₂（g），其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列問(wèn)題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)（選填“吸熱”、“放熱”）．
（2）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是BC；
A．容器中壓強(qiáng)不變  B．混合氣體中c（CO）不變  C．v_逆（H₂）=v_正（H₂O） D．c（CO₂）=c（CO）
（3）830℃時(shí)，容器中的反應(yīng)已達(dá)到平衡．在其他條件不變的情況下，在此溫度下，若該容器中含有1molCO₂、1.2molH₂、0.75molCO、1.5molH₂O，這狀態(tài)否（是或否）處于平衡狀態(tài)？若不是，反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行？向逆反應(yīng)方向．（選填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”）．
（4）若830℃時(shí)，向容器中充入lmolCO、5molH₂O，反應(yīng)達(dá)到平衡后，CO的轉(zhuǎn)化率為83.3%（或83%，或5/6）．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，但不包含固體和純液體；升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；
（2）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及引起的一系列物理量不變；
（3）先計(jì)算濃度商，根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷反應(yīng)進(jìn)行方向；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算參加反應(yīng)的CO物質(zhì)的量，轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的n（CO）}{初始n（CO）}$×100%．

解答 解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，但不包含固體和純液體，所以該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；放熱；
（2）A．該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，所以反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)容器中壓強(qiáng)都不變，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
  B．混合氣體中c（CO）不變時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
  C．v_逆（H₂）=v_正（H₂O）=v_正（H₂），正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
 D．c（CO₂）=c（CO）時(shí)該反應(yīng)可能達(dá)到平衡狀態(tài)也可能沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物初始量及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
故選BC；
（3）因?yàn)樵摲磻?yīng)中各氣體計(jì)量數(shù)都是1，所以化學(xué)平衡常數(shù)也等于生成物物質(zhì)的量之積與反應(yīng)物物質(zhì)的量之積的比，830℃時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0，若該容器中含有1molCO₂、1.2molH₂、0.75molCO、1.5molH₂O，該體系中濃度商=$\frac{1mol×1.2mol}{0.75mol×1.5mol}$=1.07＞1，該反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，要使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，應(yīng)該向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，
故答案為：否；向逆反應(yīng)方向；
（4）該溫度下化學(xué)平衡常數(shù)K為1.0，設(shè)參加反應(yīng)的n（CO）=xmol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n（H₂O）=n（H₂）=n（CO₂）=n（CO）=xmol，K=$\frac{x．x}{（1-x）．（5-x）}$，x=$\frac{5}{6}$
轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的n（CO）}{初始n（CO）}$×100%=$\frac{\frac{5}{6}mol}{1mol}×100%$=.83.3%（或83%，或5/6），
故答案為：83.3%（或83%，或5/6）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及其有關(guān)計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)基本概念的理解及化學(xué)計(jì)算的掌握，明確化學(xué)平衡狀態(tài)判斷方法及化學(xué)平衡計(jì)算中三段式的運(yùn)用是解本題關(guān)鍵，會(huì)根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷反應(yīng)方向，題目難度不大．