Question

19．煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及熱值等問(wèn)題．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表：

溫度℃	400	500	830	1 000
平衡常數(shù)K	10	9	1	0.6

試回答下列問(wèn)題
（1）某溫度下，上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持容器體積不變降低溫度，平衡正向移動(dòng)（填“正向移動(dòng)”、“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”）．
（2）在恒容絕熱容器中，下列描述中能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)到平衡的是C
A、容器內(nèi)混合氣體分子總數(shù)不再發(fā)生變化    
B、容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
C、$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$不再變化                 
D、單位時(shí)間內(nèi)消耗18g H₂O同時(shí)生成1mol CO₂
（3）830℃時(shí)，在恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，按表中的物質(zhì)的量投入反應(yīng)混合物，其中向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有AD（選填字母序號(hào)）．

	A	B	C	D
n（CO2）/mol	0	1	3	1
n（H2）/mol	0	2	2	1
n（CO）/mol	3	0.5	1	2
n（H2O）/mol	3	2	5	2

（4）830℃時(shí)，在2L的密閉容器中加入4mol CO（g）和4mol H₂O（g），2min達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為50%，用CO表示的平均反應(yīng)速率為0.5mol/（L•min）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡常數(shù)隨溫度的變化表得出，溫度越低，平衡常數(shù)越大，據(jù)此分析；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷；
（3）根據(jù)830℃時(shí)，平衡常數(shù)k=1，依據(jù)濃度計(jì)算和平衡常數(shù)比較判斷；
（4）依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算反應(yīng)的一氧化碳，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化量}{總量}$×100%，v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算得到．

解答 解：（1）由平衡常數(shù)隨溫度的變化表得出，溫度越低，平衡常數(shù)越大，則降低溫度，平衡正向移動(dòng)，故答案為：正向移動(dòng)；
（2）A、反應(yīng)前后氣體的體積不變，故容器內(nèi)混合氣體分子總數(shù)不再發(fā)生變化不能作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故A錯(cuò)誤；    
B、密度=$\frac{總質(zhì)量}{體積}$，總質(zhì)量不變，體積不變，故混合氣體的密度不再改變不能作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B錯(cuò)誤；
C、K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$僅與溫度有關(guān)，又恒容絕熱容器，所以$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$不再變化即溫度不變可作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C正確；                 
D、單位時(shí)間內(nèi)消耗18g H₂O即1mol同時(shí)生成1mol CO₂，都是指正反應(yīng)方向，不能作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D錯(cuò)誤；
故選C；
（3）根據(jù)830℃時(shí)，平衡常數(shù)k=1計(jì)算；
A、只有反應(yīng)物，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故A正確；
B、Q=$\frac{1×2}{0.5×2}$＞1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C、Q=$\frac{2×3}{5×1}$＞1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D、Q=$\frac{1×1}{2×2}$=$\frac{1}{4}$＜1，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故D正確；
故答案為：AD；
（4）830℃時(shí)，在2L的密閉容器中加入4molCO（g）和4molH₂O（g）達(dá)到平衡時(shí)，設(shè)一氧化碳轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量為x，依據(jù)平衡三段式列式得到
                 CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol）    4       4         0       0
變化量（mol）   x        x        x        x
平衡量（mol）  4-x      4-x       x        x
平衡常數(shù)K=$\frac{x{\;}^{2}}{（4-x）（4-x）}$=1，解得x=2mol
CO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{2mol}{4mol}$×100%=50%，v（CO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2mol}{2L}}{2min}$=0.5mol/（L•min）；
故答案為：50%；0.5mol/（L•min）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、移動(dòng)原理及其平衡常數(shù)的分析判斷，題目難度不大，要注意把握平衡狀態(tài)的特征．