Question

18．在2L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K和溫度t的關系如下表：

t℃	600	800	830	1000	1200
K	0.25	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．
（2）該反應為吸熱反應（選填“吸熱”、“放熱”）．反應達平衡后，若再通入一定量CO₂，則平衡常數K將不變，CO₂的轉化率減�。�（填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據是bc（多選扣分）．
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）
（4）若 600℃時，向容器中充入1mol CO、1mol H₂O，反應達到平衡后，CO的轉化率是$\frac{2}{3}$．

Answer 1

分析 （1）根據平衡常數的概念寫出該反應的化學平衡常數表達式；
（2）根據溫度對化學平衡常數的影響判斷該反應的反應熱；化學平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變；通入二氧化碳，氫氣的轉化率增大，二氧化碳的轉化率減��；
（3）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分的濃度不再變化，據此對各選項進行判斷，注意該反應是氣體體積不變的反應；
（4）設出CO的轉化率，600℃時該反應的平衡常數K=0.25，利用三段式列式計算即可．

解答 解：（1）因平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，所以該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；
（2）化學平衡常數的大小只與溫度有關，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，由表可知：升高溫度，化學平衡常數增大，說明化學平衡正向移動，因此正反應方向吸熱；
通入二氧化碳后，由于溫度不變，則該反應的平衡常數不變；由于通入了二氧化碳，氫氣的轉化率增大，而二氧化碳的轉化率會減小，
故答案為：吸熱；不變；減小；
（3）a．由于該反應是氣體體積不變的反應，則容器內壓強始終不變，所以容器中壓強不變，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；          
b．混合氣體中c（CO）不變，表明正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．v正（H₂）=v逆（H₂O），各組分濃度不變，該反應已經達到平衡狀態(tài)，故c正確；       
d．c（CO₂）=c（CO），無法判斷正逆反應速率是否相等，則無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：bc；
（4）設達到平衡時CO的轉化率為x，起始時向容器中充入1mol CO、1mol H₂O，容器體積為2L，則二者起始濃度都是0.5mol/L，CO轉化的濃度為0.5xmol/L，
                CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），
起始濃度（mol/L）：0      0        0.5     0.5
變化濃度（mol/L）：0.5x  0.5x     0.5x    0.5x
平衡濃度（mol/L）：0.5x   0.5x  0.5（1-x） 0.5（1-x），
則：K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5（1-x）×0.5（1-x）}{0.5x×0.5x}$=0.25，
解得：x=$\frac{2}{3}$，
故答案為：$\frac{2}{3}$．

點評 本題考查了化學平衡的計算，題目難度中等，涉及化學平衡常數、化學平衡狀態(tài)的判斷及轉化率的計算，明確化學平衡及其影響為解答關鍵，注意掌握三段式在化學計算中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．