Question

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

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)Kc	9.94	9	1

試回答下列問題：
（1）該反應(yīng)為

 

反應(yīng)（填放熱或吸熱），在800℃發(fā)生上述反應(yīng)，以表中的物質(zhì)的量投入恒容反應(yīng)器，其中向正反應(yīng)方向移動(dòng)的有

 

（選填A(yù)、B、C、D、E）；

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

（2）在1L密閉容器中通入10mol CO和10mol水蒸氣，在500℃下經(jīng)過30s達(dá)到平衡，則30s內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為

 

．
（3）已知在一定溫度下，C（s）+CO₂（g）═2CO（g）平衡常數(shù)K的表達(dá)式

 

；
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）  平衡常數(shù)K₁；
CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）平衡常數(shù)K₂；
則K、K₁、K₂之間的關(guān)系是：

 

；
（4）某溫度下C（s）+CO₂（g）═2CO（g）能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

．
A．c（CO₂）=c（CO）        B．容器中的壓強(qiáng)不變      C． v_正（CO）=2v_正（CO₂）
D．c（CO）保持不變          E．混合氣體相對(duì)分子質(zhì)量不變
（5）如圖1所示，在甲、乙兩容器中都充入1mol C和1mol CO₂，并使甲、乙兩容器初始容積相等．在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)C（s）+CO₂（g）═2CO（g），并維持反應(yīng)過程中溫度不變．已知甲容器中CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象如圖2所示，請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出乙容器中CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；反應(yīng)在同一容器內(nèi)進(jìn)行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1，所以在計(jì)算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，求出此時(shí)的濃度商Q_c，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，濃度商小于平衡常數(shù)；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行解答；
（4）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，得出正確結(jié)論；
（5）減小壓強(qiáng)，平衡向著氣體體積增大的方向移動(dòng)．

解答： 解：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；反應(yīng)在同一容器內(nèi)進(jìn)行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1，所以在計(jì)算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，800℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)為1．
A、k=

2×3

1×5

=

6

5

，大于1，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；
B、k=

1×1

2×2

=

1

4

，小于1，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故B正確；
C、開始只有CO、H₂，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故C正確；
D、k=

1×1

0.5×2

=1，處于平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
E、k=

2×1

3×1

=

2

3

，小于1，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故E正確；
故答案為：放熱，BCE；
（2）設(shè)平衡時(shí)，氫氣的濃度為xmol/L，則二氧化碳的濃度為xmol/L，一氧化碳和水蒸氣的濃度為（10-x）mol/L，則k=

x×x

(10-x)×(10-x)

=9，x=7.5，參加反應(yīng)的一氧化碳的濃度為：7.5mol/L，故30s內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為

7.5mol/L

30s

=0.25mol/（L?S），
故答案為：0.25mol/（L?S）；
（3）反應(yīng)①C（s）+CO₂（g） 2CO（g）平衡常數(shù)K=

c2(CO)

c(CO2)

；
反應(yīng)②C（s）+H₂O（g） CO（g）+H₂（g）平衡常數(shù)K₁=

c(H2)c(CO)

c(H2O)

，
反應(yīng)③CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g） 平衡常數(shù)K₂=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

，
反應(yīng)②-反應(yīng)③得反應(yīng)①，所以K=

K1

K2

．
故答案為：

c2(CO)

c(CO2)

，K=

K1

K2

；
（4）A．c（CO₂）=c（CO）不能判斷化學(xué)平衡狀態(tài)，和起始量有關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，故容器中的壓強(qiáng)不變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B正確；
C． v_正（CO）=2v_正（CO₂），不能作為平衡狀態(tài)的判據(jù)，故C錯(cuò)誤；
D．c（CO）保持不變，可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D正確；
E．混合氣體相對(duì)分子質(zhì)量不變，可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故E正確，
故答案為：BDE；
（5）C（s）+CO₂（g） 2CO（g），隨著反應(yīng)的進(jìn)行，甲中壓強(qiáng)逐漸增大，而乙是恒壓，故乙相對(duì)于甲而言，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，故乙容器中CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查平衡常數(shù)及其計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡的標(biāo)志．難度較大．