Question

10．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：
C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂ （g），其化學平衡常數K和溫度t的關系如表：

t/（℃）	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

完成下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$．
（2）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據是abc．
a．容器中壓強不變                 b．混合氣體中c（CO）不變
c．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）             d．c（H₂O）=c（H₂）
（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO）•c（H₂）=c（H₂O），試判斷此時的溫度為830℃；在此溫度下，若反應開始時H₂O （g）的濃度為a mol/L，當反應達到平衡時測得CO與H₂的濃度均為0.2mol/L，則反應開始時H₂O的濃度a=0.24 mol/L．

Answer 1

分析 （1）K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，固體不在表達式中出現；
（2）利用平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判斷；
（3）計算K，結合表格判斷溫度，若反應開始時H₂O （g）的濃度為a mol/L，當反應達到平衡時測得CO與H₂的濃度均為0.2mol/L，利于平衡濃度與K計算．

解答 解：（1）碳為固體，濃度為常數，故不在平衡常數表達式中出現，該反應平衡常數表達式K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$，故答案為：$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；
（2）a．隨反應進行氣體的物質的量增大，壓強增大，容器中壓強不變，說明到達平衡狀態(tài)，故a正確；
b．反應達到平衡狀態(tài)時，各物質的濃度不變，混合氣體中c（CO）不變說明到達平衡狀態(tài)，故b正確；
c．v （H₂）_正=v （H₂O）_逆不同物質表示的速率之比等于化學計量數之比，說明到達平衡狀態(tài)，故c正確；
d．反應始終按CO與氫氣物質的量之比為1：1進行，c（H₂）=c（CO）不能說明到達平衡，故d錯誤；
故答案為；abc；
（3）c（CO）•c（H₂）=c（H₂O），即K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$=1，此時應為830⁰C；若反應開始時H₂O （g）的濃度為a mol/L，當反應達到平衡時測得CO與H₂的濃度均為0.2mol/L，則
                  C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
起始（mol/L）             a           0.2         0.2
轉化（mol/L）             0.2         0.2        0.2
平衡（mol/L）            a-0.2        0.2       0.2
K=$\frac{0.2×0.2}{a-0.2}$=1，解得a=0.24，
故答案為：830⁰C；0.24．

點評 本題考查化學平衡常數及計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、各物質的量濃度的關系、平衡狀態(tài)判斷方法等為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意K與平衡濃度的關系，題目難度不大．