Question

18．已知某一溫度下：H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g），K=1；現(xiàn)往1.0L的密閉容器中投入1.0molH₂以及2.0molCO₂．
（1）求反應(yīng)達到平衡后兩物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率分別為多少？
（2）若保持相同的條件，改為投入1.0molH₂以及4.0molCO₂，求反應(yīng)達到平衡后兩物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率又分別為多少？
（3）通過上面的計算，若在化工生產(chǎn)中得到啟示是：增大反應(yīng)中的一種反應(yīng)物濃度，可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率．

Answer 1

分析 （1）1.0L的密閉容器中投入1.0molH₂以及2.0molCO₂，則氫氣和二氧化碳的濃度分別為1.0mol/L、2.0mol/L，設(shè)氫氣轉(zhuǎn)化的濃度為xmol/L，
   根據(jù)反應(yīng)：H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g），利用三段式分析，
起始（mol/L）   1      2        0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）   x      x        x       x
平衡（mol）   1-x   2-x       x       x
根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{x•x}{（1-x）（2-x）}$=1，x=$\frac{2}{3}$，可求得平衡時的各物質(zhì)的濃度，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{已轉(zhuǎn)化的濃度}{起始的濃度}$×100%計算；
（2）1.0L的密閉容器中投入1.0molH₂以及4.0molCO₂，則氫氣和二氧化碳的濃度分別為1.0mol/L、4.0mol/L，設(shè)氫氣轉(zhuǎn)化的濃度為xmol/L，
   根據(jù)反應(yīng)：H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g），利用三段式分析，
起始（mol/L）   1      4        0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）   x      x        x       x
平衡（mol）   1-x   4-x       x       x
根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{x•x}{（1-x）（4-x）}$=1，x=0.8，可求得平衡時的各物質(zhì)的濃度，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{已轉(zhuǎn)化的濃度}{起始的濃度}$×100%計算；
（3）根據(jù)（1）和（2）中的數(shù)據(jù)，氫氣的起始物質(zhì)的量相同，其它反應(yīng)條件也相同，只有二氧化碳的起始的物質(zhì)的量不同，據(jù)此進行比較可得到結(jié)論．

解答 解：（1）1.0L的密閉容器中投入1.0molH₂以及2.0molCO₂，則氫氣和二氧化碳的濃度分別為1.0mol/L、2.0mol/L，設(shè)氫氣轉(zhuǎn)化的濃度為xmol/L，
   根據(jù)反應(yīng)：H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g），利用三段式分析，
起始（mol/L）   1      2        0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）   x      x        x       x
平衡（mol）   1-x   2-x       x       x
根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{x•x}{（1-x）（2-x）}$=1，x=$\frac{2}{3}$，
所以氫氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{已轉(zhuǎn)化的濃度}{起始的濃度}$×100%=$\frac{\frac{2}{3}}{1}$×100%=66.7%，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率=$\frac{已轉(zhuǎn)化的濃度}{起始的濃度}$×100%=$\frac{\frac{2}{3}}{2}$×100%=33.3%，
答：氫氣的轉(zhuǎn)化率為66.7%，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為33.3%；
（2）1.0L的密閉容器中投入1.0molH₂以及4.0molCO₂，則氫氣和二氧化碳的濃度分別為1.0mol/L、4.0mol/L，設(shè)氫氣轉(zhuǎn)化的濃度為xmol/L，
   根據(jù)反應(yīng)：H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g），利用三段式分析，
起始（mol/L）   1      4        0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）   x      x        x       x
平衡（mol）   1-x   4-x       x       x
根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{x•x}{（1-x）（4-x）}$=1，x=0.8，
所以氫氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{已轉(zhuǎn)化的濃度}{起始的濃度}$×100%=$\frac{0.8}{1}$×100%=80%，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率=$\frac{已轉(zhuǎn)化的濃度}{起始的濃度}$×100%=$\frac{0.8}{4}$×100%=20%，
答：氫氣的轉(zhuǎn)化率為80%，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為20%；
（3）根據(jù)（1）和（2）中的數(shù)據(jù)，氫氣的起始物質(zhì)的量相同，其它反應(yīng)條件也相同，當(dāng)二氧化碳的物質(zhì)的量增大時，氫氣的轉(zhuǎn)化率會增大，所以在化工生產(chǎn)中得到啟示是增大反應(yīng)中的一種反應(yīng)物濃度，可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，
答：增大反應(yīng)中的一種反應(yīng)物濃度，可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率．

點評 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算，明確化學(xué)平衡常數(shù)的表達式及其含義是解本題關(guān)鍵，會利用三段式法進行解答，會根據(jù)平衡濃度計算轉(zhuǎn)化率，題目難度中等．