Question

14．在一固定容積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）；△H=Q KJ/mol其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下：

t℃	700	800	850	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

請(qǐng)回答：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，該反應(yīng)中Q＞0 （選填“＞”或“＜”）．
（2）能判斷該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是cd．
a．容器中壓強(qiáng)不變   b．反應(yīng)熱不變    c．v_正（H₂）=v_逆（CO）   d．CO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變
（3）800℃，在固定容積的密閉容器中加入混合物，起始濃度為c（CO）=0.01mol/L，c（H₂O）=0.05mol/L，c（CO₂）=0.01mol/L，c（H₂）=0.03mol/L，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，H₂O的消耗速率比生成速率大（填“大”或“小”）．
（4）溫度為850℃時(shí)，可逆反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）在固定容積的密閉容器中進(jìn)行，容器內(nèi)物質(zhì)的濃度變化如表：
850℃時(shí)物質(zhì)的濃度（mol/L）的變化

時(shí)間（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	O.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

①計(jì)算：3min時(shí)CO的濃度 c₁=0.08mol/L，H₂O （g）的轉(zhuǎn)化率=40%．
②反應(yīng)在4min～5min之間，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，可能的原因是d，表中5min～6min之間數(shù)值發(fā)生變化，可能的原因是a．
a．增加水蒸氣     b．降低溫度      c．使用催化劑     d．增加氫氣濃度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概念來(lái)書(shū)寫(xiě)；根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù)的影響來(lái)回答；
（2）化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：正逆反應(yīng)速率相等，各組分的組成不變，據(jù)此判斷；
（3）計(jì)算此時(shí)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，據(jù)此解答；
（4）①依據(jù)容器中濃度變化結(jié)合化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算，結(jié)合平衡常數(shù)不隨溫度變化，根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式進(jìn)行計(jì)算；
②反應(yīng)在4min～5min，平衡向逆方向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，結(jié)合選項(xiàng)判斷；
由表中數(shù)據(jù)可知，5min～6minCO的濃度降低，CO₂濃度增大，濃度變化都是0.02mol/L，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，再結(jié)合水的濃度變化進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）因平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，所以K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，化學(xué)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，由表可知：升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說(shuō)明化學(xué)平衡正向移動(dòng)，因此正反應(yīng)方向吸熱，
故答案為：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；＞；
（2）a、反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)，壓強(qiáng)的改變不會(huì)要引起平衡移動(dòng)，故a錯(cuò)誤；
b、反應(yīng)熱是指一定物質(zhì)的量的物質(zhì)參加反應(yīng)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與反應(yīng)所處狀態(tài)無(wú)關(guān)，故b錯(cuò)誤；
c、化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是v_正=v_逆，所以v_正（H₂）=v_逆（CO）表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d、CO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，故d正確；
故選cd；
（3）此時(shí)的濃度商Qc=$\frac{0.01×0.05}{0.01×0.03}$=$\frac{5}{3}$，大于800℃平衡常數(shù)0.9，故反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故H₂O的消耗速率比生成速率大，
故答案為：大；
（4）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度/mol•L^-1 0.2    0.3      0        0
變化濃度/mol•L^-1：c₃     c₃      c₃        c₃
平衡濃度/mol•L^-1：0.2-c₃ 0.3-c₃   c₃       c₃
由題意知，850℃時(shí)，K=1.0，即
K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{（0.2-C{\;}_{3}）×（0.3-C{\;}_{3}）}{C{\;}_{3}×C{\;}_{3}}$=1.0
解得 c₃=0.12mol/L，所以c₁=0.08mol/L，H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.12mol/L}{0.3mol/L}$×100%=40%，
故答案為：0.08；40%；
②反應(yīng)在4min～5min，平衡向逆方向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，結(jié)合選項(xiàng)判斷；
由表中數(shù)據(jù)可知，5min～6minCO的濃度降低，CO₂濃度增大，濃度變化都是0.02mol/L，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，再結(jié)合水的濃度變化進(jìn)行判斷．②反應(yīng)在4min～5min，平衡向逆方向移動(dòng)，增大水蒸氣的濃度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，使用催化劑平衡不移動(dòng)，增大氫氣的濃度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故4min～5min改變條件為增大氫氣的濃度，
由表中數(shù)據(jù)可知，5min～6minCO的濃度降低，CO₂濃度增大，濃度變化都是0.02mol/L，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，而水的濃度增大0.05mol/L，應(yīng)是增大水蒸氣的濃度，
故答案為：d；a．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查溫度對(duì)化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù)的影響，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，化學(xué)平衡的標(biāo)志判斷，難度不大，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力．