Question

16．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（选填“吸热”“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）某温度下，平衡浓度符合c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）．c（H₂O），试判断此时的温度为830℃．在此温度下2L密闭容器中进行反应CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），CO₂（g）和H₂（g）的起始量均为2.0mol，达到平衡时CO₂的转化率为50%，CO的平衡浓为0.5mol/L．
（5）在密闭容器中进行反应①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol^-1
反应②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂=b kJ•mol^-1
反应③2Fe（s）+O₂（g）?2FeO（s）△H₃
则△H₃=（2a+b）kJ/mol（用含a、b的代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡常数的概念来书写，平衡常数=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
（2）根据温度对化学平衡、化学平衡常数的影响来回答，平衡常数随温度升高增大，说明平衡正向进行；
（3）化学平衡状态的标志：正逆反应速率相等，个组分含量保持不变；
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），说明平衡常数K=1；
CO₂、H₂的起始物质的量之比等于化学计量数之比，则二者平衡浓度相等，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），根据碳元素守恒可知，平衡时n（CO₂）=n（CO₂）=0.5mol，进而计算二氧化碳转化率，和CO的浓度；
（5）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式，得到反应焓变；

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，CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）反应的平衡常数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）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：吸热；
（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；
故选BC；
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），说明平衡常数K=1，故温度为830℃；CO₂、H₂的起始物质的量之比等于化学计量数之比，则二者平衡浓度相等，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），根据碳元素守恒可知，平衡时n（CO₂）=n（CO₂）=$\frac{2mol}{2}$=1mol，故二氧化碳的转化率为$\frac{1mol}{2mol}$×100%=50%；c（CO）=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L，
故答案为：830；50%；0.5mol/L；
（5）①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂=b kJ•mol^-1
③2Fe（s）+O₂（g）?2FeO（s）△H₃
由盖斯定律①×2+②得到：2Fe（s）+0₂（g）?2FeO（s）△H₃=（2a+b）kJ•mol^-1，
故答案为：（2a+b）kJ•mol^-1．

点评 本题考查学生化学平衡常数的含义和表达式的书写知识，平衡标志的分析判断，可以根据所学知识进行回答，难度不大．