Question

18．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）该反应为吸热反应（填“吸热”、“放热”），写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$．
（2）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是bc．
a．及时分离出CO气体          b．适当升高温度
c．增大CO₂的浓度             d．选择高效催化剂
（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）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），试判断此时的温度为830℃．
（5）若在（4）所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2molCO₂和3molH₂充分反应达平衡时，H₂的物质的量为b，CO₂的物质的量为c．
a．等于1.0mol                     b．大于1.0mol
c．大于0.5mol，小于1.0mol          d．无法确定．

Answer 1

分析 （1）由数据可知，平衡常数随温度升高增大，说明温度升高平衡正向进行；CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），平衡常数是利用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；
（2）a．及时分离出CO气体，反应速率减小；
b．适当升高温度，反应速率加快，且该反应为吸热反应；
c．增大CO₂的浓度，反应物浓度增大；
d．选择高效催化剂，平衡不移动；
（3）结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡状态；
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），说明 K=1；
（5）若在（4）所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2mol CO₂和3mol H₂充分反应达平衡时，设氢气消耗物质的量为x；
                         CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  2              3             0            0
变化量（mol/L）  x               x             x            x
平衡量（mol/L）  2-x           3-x            x           x
K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）（3-x）}$=1，以此来解答．

解答 解：（1）由图表数据可知，平衡常数随温度升高增大，说明温度升高平衡正向进行，正反应是吸热反应；CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），平衡常数是利用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到，K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$，
故答案为：吸热；$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$；
（2）a．及时分离出CO气体，反应速率减小，平衡正向移动，故错误；
b．适当升高温度，反应速率加快，平衡正向移动，故正确；
c．增大CO₂的浓度反应速率加快，平衡正向移动，故正确；
d．选择高效催化剂，能使该反应的反应速率增大，但平衡不移动，故错误；
故答案为：bc；
（3）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、化学平衡时，各组分的浓度不随时间的改变而改变，故b正确；
c、化学平衡状态的标志是v_正=v_逆，所以v_正（H₂）=v_逆（H₂O）表明反应达到平衡状态，故c正确；
d、c（CO₂）=c（CO）时，不能表明正逆反应速率相等，不一定达到了平衡状态，故d错误；
故答案为：bc；
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），说明 K=1，对应的温度是830℃，
故答案为：830；
（5）若在（4）所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2mol CO₂和3mol H₂充分反应达平衡时，设氢气消耗物质的量为x；
                         CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  2              3             0            0
变化量（mol/L）  x               x             x            x
平衡量（mol/L）  2-x           3-x            x           x
K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）（3-x）}$=1，解得x=1.2，反应达平衡时，H₂的物质的量3mol-1.2mol=1.8mol，选b；CO₂的物质的量为0.8mol，选c，
故答案为：b；c．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、平衡移动为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意K只与温度有关及表格数据应用，题目难度不大．