Question

8．1273k時，在固定體積為2L的密閉容器中加入2mol一氧化碳和2mol水，進行化學反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．達到平衡狀態(tài)時測得H₂濃度為0.5mol/L．
（1）計算1273k該反應的平衡常數K；
（2）計算此時CO的平衡轉化率；
（3）向該容器中再充入多少mol水才能使CO平衡轉化率達到90%

Answer 1

分析 1273k時，在固定體積為2L的密閉容器中加入2mol一氧化碳和2mol水，達到平衡狀態(tài)時測得H₂濃度為0.5mol/L，則：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：1       1        0      0
變化濃度（mol/L）：0.5     0.5      0.5    0.5
平衡濃度（mol/L）：0.5     0.5      0.5    0.5
（1）根據K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$計算平衡常數；
（2）轉化率=$\frac{濃度變化量}{起始濃度}$×100%；
（3）設需要加入xmol才能使CO平衡轉化率達到90%，則轉化的CO為1.8mol，表示出平衡時各組分的物質的量，再根據平衡常數列方程計算．

解答 解：1273k時，在固定體積為2L的密閉容器中加入2mol一氧化碳和2mol水，達到平衡狀態(tài)時測得H₂濃度為0.5mol/L，則：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：1       1        0      0
變化濃度（mol/L）：0.5     0.5      0.5     0.5
平衡濃度（mol/L）：0.5     0.5      0.5     0.5
（1）平衡常數K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，
答：該溫度下平衡常數K=1；
（2）平衡時CO轉化率=$\frac{0.5mol/L}{1mol/L}$×100%=50%，
答：平衡時CO的轉化率為50%；
（3）設需要加入xmol才能使CO平衡轉化率達到90%，則轉化的CO為2mol×90%=1.8mol，則：
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）：2      2+x       0      0
變化（mol）：1.8    1.8       1.8    1.8
平衡（mol）：0.2    0.2+x     1.8    1.8
反應前后氣體體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，則$\frac{1.8×1.8}{0.2×（0.2+x）}$=1，解得x=16，
答：向該容器中再充入16mol水才能使CO平衡轉化率達到90%．

點評 本題考查化學平衡計算，涉及平衡常數計算及應用，掌握化學平衡常數的用途：1、判斷反應進行的程度，2、判斷反應的熱效應，3、判斷反應進行的方向，4、計算轉化率等．