Question

4．已知可逆反应CO+H₂O（g）?CO₂+H₂，依题意回答下列问题：
（1）830K时，若起始时：c（CO）=2mol/L，c（H₂O）=3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的体积分数为30%；K值为1．
（2）830K时，若只将起始时，c（H₂O）改为6mol/L，则CO的转化率为75%．
（3）若830K时，起始浓度c（CO）=a mol/L，c（H₂O）=b mol/L，H₂的平衡浓度c（H₂）=c mol/L
①a、b、c之间的关系式是ab=c（a+b）．　
②当a=b时，a与c的关系式为a=2c．

Answer 1

分析 （1）830K时，若起始时：c（CO）=2mol/L，c（H₂O）=3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，即转化的CO为2mol/L×60%=1.2mol/L，则
       CO+H₂O（g）?CO₂+H₂
开始    2      3             0      0
转化   1.2     1.2        1.2    1.2
平衡  0.8      1.8        1.2    1.2
K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（2）温度不变，K不变，若只将起始时，c（H₂O）改为6mol/L，则
           CO+H₂O（g）?CO₂+H₂
开始    2      6               0      0
转化     x     x                x   x
平衡 2-x      6-x             x     x
K=$\frac{x×x}{（2-x）（6-x）}$，
（3）若830K时，起始浓度c（CO）=a mol/L，c（H₂O）=b mol/L，H₂的平衡浓度c（H₂）=c mol/L
          CO+H₂O（g）?CO₂+H₂
开始   a        b              0      0
转化    c       c               c     c
平衡 a-c      b-c             c     c
a=b时，$\frac{c×c}{（a-c）×（a-c）}$=K，以此来解答．

解答 解：（1）830K时，若起始时：c（CO）=2mol/L，c（H₂O）=3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，即转化的CO为2mol/L×60%=1.2mol/L，则
       CO+H₂O（g）?CO₂+H₂
开始    2      3             0      0
转化   1.2     1.2        1.2    1.2
平衡  0.8      1.8        1.2    1.2
K=$\frac{1.2×1.2}{0.8×1.8}$=1，水蒸气的体积分数为$\frac{1.8}{0.8+1.8+1.2+1.2}$×100%=30%，
故答案为：30%；1；
（2）温度不变，K不变，若只将起始时，c（H₂O）改为6mol/L，则
           CO+H₂O（g）?CO₂+H₂
开始    2      6               0      0
转化     x     x                x   x
平衡 2-x      6-x             x     x
K=$\frac{x×x}{（2-x）（6-x）}$=1，解得x=1.5，
则CO的转化率为$\frac{1.5mol}{2mol}$×100%=75%，
故答案为：75%；
（3）若830K时，起始浓度c（CO）=a mol/L，c（H₂O）=b mol/L，H₂的平衡浓度c（H₂）=c mol/L
          CO+H₂O（g）?CO₂+H₂
开始   a        b              0      0
转化    c       c               c     c
平衡 a-c      b-c             c     c
①由K可知，$\frac{c×c}{（a-c）×（b-c）}$=1，则a、b、c之间的关系式是ab=c（a+b），故答案为：ab=c（a+b）；　
②当a=b时，a与c的关系式为a=b时，$\frac{c×c}{（a-c）×（a-c）}$=K=1，则a与c的关系式为a=2c，故答案为：a=2c．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握平衡三段法、转化率及K的计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意（3）为解答的难点，题目难度不大．