Question

14．在一固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）；△H=Q KJ/mol其化学平衡常数K和温度t的关系如下：

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

请回答：
（1）该反应的化学平衡常数表达式K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，该反应中Q＞0 （选填“＞”或“＜”）．
（2）能判断该反应已达到化学平衡状态的依据是cd．
a．容器中压强不变   b．反应热不变    c．v_正（H₂）=v_逆（CO）   d．CO₂的质量分数不变
（3）800℃，在固定容积的密闭容器中加入混合物，起始浓度为c（CO）=0.01mol/L，c（H₂O）=0.05mol/L，c（CO₂）=0.01mol/L，c（H₂）=0.03mol/L，反应开始时，H₂O的消耗速率比生成速率大（填“大”或“小”）．
（4）温度为850℃时，可逆反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）在固定容积的密闭容器中进行，容器内物质的浓度变化如表：
850℃时物质的浓度（mol/L）的变化

时间（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计算：3min时CO的浓度 c₁=0.08mol/L，H₂O （g）的转化率=40%．
②反应在4min～5min之间，平衡向逆反应方向移动，可能的原因是d，表中5min～6min之间数值发生变化，可能的原因是a．
a．增加水蒸气     b．降低温度      c．使用催化剂     d．增加氢气浓度．

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡常数的概念来书写；根据温度对化学平衡、化学平衡常数的影响来回答；
（2）化学平衡状态的标志：正逆反应速率相等，各组分的组成不变，据此判断；
（3）计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较判断反应进行方向，据此解答；
（4）①依据容器中浓度变化结合化学平衡的三段式列式计算，结合平衡常数不随温度变化，根据转化率公式进行计算；
②反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，根据平衡移动原理，结合选项判断；
由表中数据可知，5min～6minCO的浓度降低，CO₂浓度增大，浓度变化都是0.02mol/L，说明平衡向正反应移动，再结合水的浓度变化进行判断．

解答 解：（1）因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度，平衡向吸热的方向移动，由表可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明化学平衡正向移动，因此正反应方向吸热，
故答案为：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；＞；
（2）a、反应是一个反应前后体积不变的反应，压强的改变不会要引起平衡移动，故a错误；
b、反应热是指一定物质的量的物质参加反应所产生的热效应，与反应所处状态无关，故b错误；
c、化学平衡状态的标志是v_正=v_逆，所以v_正（H₂）=v_逆（CO）表明反应达到平衡状态，故c正确；
d、CO₂的质量分数不变，说明反应已经处于平衡状态，故d正确；
故选cd；
（3）此时的浓度商Qc=$\frac{0.01×0.05}{0.01×0.03}$=$\frac{5}{3}$，大于800℃平衡常数0.9，故反应向逆反应进行，故H₂O的消耗速率比生成速率大，
故答案为：大；
（4）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度/mol•L^-1 0.2    0.3      0        0
变化浓度/mol•L^-1：c₃     c₃      c₃        c₃
平衡浓度/mol•L^-1：0.2-c₃ 0.3-c₃   c₃       c₃
由题意知，850℃时，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）的转化率=$\frac{0.12mol/L}{0.3mol/L}$×100%=40%，
故答案为：0.08；40%；
②反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，根据平衡移动原理，结合选项判断；
由表中数据可知，5min～6minCO的浓度降低，CO₂浓度增大，浓度变化都是0.02mol/L，说明平衡向正反应移动，再结合水的浓度变化进行判断．②反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，增大水蒸气的浓度，平衡向正反应移动，降低温度平衡向正反应移动，使用催化剂平衡不移动，增大氢气的浓度，平衡向逆反应移动，故4min～5min改变条件为增大氢气的浓度，
由表中数据可知，5min～6minCO的浓度降低，CO₂浓度增大，浓度变化都是0.02mol/L，说明平衡向正反应移动，而水的浓度增大0.05mol/L，应是增大水蒸气的浓度，
故答案为：d；a．

点评 本题主要考查温度对化学平衡、化学平衡常数的影响，化学平衡常数的计算，化学平衡的标志判断，难度不大，考查学生分析和解决问题的能力．