Question

700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H₂O，发生反应：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂+H₂（g）反应过程中测定的部分数据见下表（表中t₂＞t₁）：

反应时间/min	n（CO）/mol	n（H2O）/mol
0	1.20	0.60
t1	0.80
t2		0.20

依据题意回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数K的表达式为：K=

 

（2）保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH₂O（g），与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率

 

（填“增大”或“减小”或“不变”），H₂的体积分数

 

（填“增大”或“减小”或“不变”）．
（3）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是

 

A．容器中压强不变　　　　　　B．混合气体中c（CO）浓度不变
C．混合气体密度不变　　　　　D．混合气体的相对分子质量不变
（4）700℃测得c（H₂）=c（CO₂）=0.25mol?L^-1，c（H₂O）=0.5mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态

 

（选填是或否），此时化学反应速率是v_正

 

v_逆（选填＞，＜，=） 
（5）温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为

 

反应（填“放热”或“吸热”）．

Answer 1

考点：用化学平衡常数进行计算,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物幂次方乘积得到；
（2）两种反应物增大一种会增大另一种物质的转化率，本身转化率减小，平衡移动增大小于加入物质的量；
（3）依据化学平衡状态是正逆反应速率相同，个组分含量不变，据此分析选项；
（4）依据图表数据计算平衡常数，结合浓度商和平衡常数比较判断反应进行方向；
（5）依据计算得到平衡常数对比，平衡常数随温度变化分析反应能量变化．

解答： 解：（1）反应  CO（g）+H₂O（g）?CO₂+H₂（g）的平衡常数表达式为：K=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

，故答案为：

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

；
（2）保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH₂O（g），与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，向平衡体系中再通入0.20molH₂O（g），反应前后气体体积不变，平衡移动导致氢气增大物质的量小于混合气体增大物质的量，所以氢气体积分数减小；
故答案为：增大；减小；        
（3）CO（g）+H₂O（g）?CO₂+H₂（g）反应是气体体积不变的反应；
A．反应前后气体体积不变，容器中压强始终不变，不能说明反应达到平衡，故A错误；　　　　　　
B．混合气体中c（CO）浓度不变是平衡标志，故B正确；
C． 反应前后气体质量和体积不变，混合气体密度始终不变，故C错误；　　　　　
D．反应前后气体物质的量不变，质量不变，混合气体的相对分子质量不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故答案为：B；        　　
（4）根据反应方程式计算，
       CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始：1.2mol  0.6mol       0         0  
转化：0.4mol  0.4mol       0.4mol    0.4mol
平衡：0.8mol  0.2mol      0.4mol    0.4mol 
t₁时达到达到平衡状态，平衡常数=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

0.4 2 × 0.4 2

0.8 2 × 0.2 2

=1，
700℃测得c（H₂）=c（CO₂）=0.25mol?L^-1，c（H₂O）=0.5mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，浓度商Q=

0.25×0.25

0.1×0.5

=1.25＞K=1，说明反应未达到平衡状态，反应逆向进行，v_正 ＜v_逆，
故答案为：否；＜；
（5）根据反应方程式计算，
       CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始：1.2mol  0.6mol       0         0  
转化：0.4mol  0.4mol       0.4mol    0.4mol2
平衡：0.8mol  0.2mol      0.4mol    0.4mol 
t₁时达到达到平衡状态，平衡常数=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

0.4 2 × 0.4 2

0.8 2 × 0.2 2

=1：温度升至T₂℃，上述反应的平衡常数为0.64，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应放热，即△H＜0，
故答案为：放热．

点评：本题考查了化学反应速率、化学平衡常数影响因素分析和计算应用，平衡标志的分析判断方法，掌握基础是关键，题目难度中等．