Question

3．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關系如下表：

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

（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．該反應為吸熱反應（選填“吸熱”、“放熱”）．
（2）能判斷該反應是否已達化學平衡狀態(tài)的依據是bc．
a．容器中壓強不變b．混合氣體中c（CO）不變
c．v正（H₂）=v逆（H₂O）d．c（CO₂）=c（CO）
（3）830℃時，容器中的反應已達到平衡．在其他條件不變的情況下，擴大容器的體積．平衡不移動（選填“向正反應方向”、“向逆反應方向”、“不”）．
（4）若 830℃時，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反應達到平衡后，其化學平衡常數(shù)K等于1.0（選填“大于”、“小于”、“等于”）
（5）若1200℃時，在某時刻平衡體系中CO₂、H₂、CO、H₂O的濃度分別為2mol•L^-1、2mol•L^-1、4mol•L^-1、4mol•L^-1，則此時上述反應的平衡移動方向為逆反應方向．（選填“正反應方向”、“逆反應方向”、“不移動”）
（6）某溫度下，在2L的密閉容器中，加入1molCO₂和1molH₂充分反應達平衡時，CO平衡濃度為0.25mol/L，試判斷此時的溫度為830℃．
（7）若在（6）所處的溫度下，在1L的密閉容器中，加入2molCO₂和3molH₂充分反應達平衡時，H₂的物質的量為b．
a．等于1.0mol　　　　b．大于1.0molc．大于0.5mold．無法確定．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數(shù)中寫出；
由表中數(shù)據可知，溫度越高化學平衡常數(shù)越大，升高溫度平衡向正反應移動，正反應是吸熱反應；
（2）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；
（3）其他條件不變的情況下，擴大容器的體積，壓強減小，平衡向氣體體積增大的方向移動；
（4）平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變；
（5）計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行；
（6）計算平衡時各組分濃度，再根據k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$計算平衡常數(shù)判斷溫度；
（7）令平衡時參加反應的CO₂的物質的量為ymol，則：
            CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2        3       0       0
變化（mol）：y        y       y       y
平衡（mol）：2-y      3-y     y       y
再根據平衡常數(shù)k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=2.6列方程計算解答．

解答 解：（1）可逆反應CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的化學平衡常數(shù)表達式k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
由表中數(shù)據可知，溫度越高化學平衡常數(shù)越大，升高溫度平衡向正反應移動，溫度升高平衡向吸熱反應移動，故該反應正反應是吸熱反應，
故答案為：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；吸熱；
（2）a．該可逆反應反應前后氣體的物質的量不變，容器內壓強自始至終不變，容器中壓強變，不能說明反應到達平衡，故a錯誤；
b．隨反應進行CO的濃度增大，混合氣體中 c（CO）不變，說明反應到達平衡，故b正確；
c．υ_正（H₂）=υ_逆（H₂O），不同物質表示的正逆反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，說明反應到達平衡，故c正確；
d．c（CO₂）=c（CO）時可能處于平衡狀態(tài)，可能不處于平衡狀態(tài)，與反應的條件有關，即與二氧化碳的轉化率有關，故d錯誤；
故選：bc；
（3）其他條件不變的情況下，擴大容器的體積，壓強減小，反應氣體氣體體積不變，平衡不移動，
故答案為：不；
（4）由表中數(shù)據可知，830℃時該平衡常數(shù)為1，平衡常數(shù)只受溫度影響，與物質的濃度無關，溫度不變平衡常數(shù)不變，
故答案為：等于；
（5）濃度商Qc=$\frac{4×4}{2×2}$=4＞K=2.6，反應向逆反應方向進行，
故答案為：逆反應方向；
（6）某溫度下，在2L的密閉容器中，加入1molCO₂和1molH₂充分反應達平衡時，CO平衡濃度為0.25mol/L，則：
               CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始濃度（mol）：0.5     0.5      0      0
變化濃度（mol）：0.25    0.25     0.25   0.25
平衡濃度（mol）：0.25    0.25     0.25   0.25
故平衡常數(shù)K=$\frac{0.25×0.25}{0.25×0.25}$=1，故所處溫度為830℃，
故答案為：830；
（7）令平衡時參加反應的CO₂的物質的量為ymol，則：
           CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2       3       0       0
變化（mol）：y       y       y       y
平衡（mol）：2-y     3-y     y       y
則平衡常數(shù)K=$\frac{y×y}{（2-y）×（3-y）}$=1，解得y=1.2，故平衡時H₂的物質的量為3mol-1.2mol=1.8mol，
故選：b．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡常數(shù)、化學平衡狀態(tài)的判斷，難度中等，掌握化學平衡常數(shù)的書寫及用途：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．