Question

7．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：

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

回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$．
（2）该反应为吸热反应（填“吸热”或“放热”）．
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是BC．
a．容器中压强不变                  b．混合气体中 c（CO）不变
c．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）               d．c （CO₂）=c （CO）
（4）830℃下，若物质的浓度关系是c （CO₂）•c （H₂）＞c （CO）•c （H₂O），则此时正反应速率与逆反应速率的关系是a．
a．v_正＞v_逆      b．v_正=v_逆      c．v_正＜v_逆      d．无法判断
（5）830℃下，在2L密闭容器中，加入2mol CO₂ 和2mol H₂，该温度下反应10分钟达到平衡，其平衡常数K=1.0，则10分钟内v （H₂）=0.05 mol/（L•min），平衡时CO₂的转化率为50%．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
（2）由表中数据可知，升高温度平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，而升高温度平衡向吸热反应移动；
（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（4）830℃下，若物质的浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）＞c（CO）•c（H₂O），说明浓度商Qc＜K=1，反应向正反应进行；
（5）由于 CO₂、H₂的起始物质的量之比等于化学计量数之比，故平衡时二者浓度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡时CO（g）、H₂O（g）浓度相等，结合平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=1，可知平衡时c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），由碳元素守恒可知平衡时c（CO₂）=c（CO）=$\frac{1}{2}$×$\frac{2mol}{2L}$=0.5mol/L，故c（H₂）=0.5mol/L，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H₂），转化率=$\frac{浓度变化量}{起始浓度}$×100%．

解答 解：（1）CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常数表达式K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$，故答案为：$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$；
（2）由表中数据可知，升高温度平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，而升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
（3）A．反应前后气体的物质的量不变，恒温恒容下压强始终不变，故A错误；
B．混合气体中c（CO）不变，说明到达平衡，故B正确；
C．v（H₂）_正=v（H₂O）_逆 说明氢气的生成速率与消耗速率相等，反应到达平衡，故C正确；
D．平衡时二氧化碳与一氧化碳的浓度与转化率有关，c（CO₂）=c（CO）不能说明到达平衡，故D错误，
故选：BC；
（4）830℃下，若物质的浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）＞c（CO）•c（H₂O），说明浓度商Qc＜K=1，反应向正反应进行，则v_正＞v_逆，
故选：a；
（5）由于 CO₂、H₂的起始物质的量之比等于化学计量数之比，故平衡时二者浓度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡时CO（g）、H₂O（g）浓度相等，结合平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=1，可知平衡时c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），由碳元素守恒可知平衡时c（CO₂）=c（CO）=$\frac{1}{2}$×$\frac{2mol}{2L}$=0.5mol/L，故c（H₂）=0.5mol/L，
则v（H₂）=$\frac{0.5mol/L}{10min}$=0.05 mol/（L•min），CO₂转化率=$\frac{0.5mol/L}{\frac{2mol}{2L}}$×100%=50%，
故答案为：0.05 mol/（L•min）；50%．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、平衡常数及应用等，注意对平衡常数理解与灵活应用，注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡．