Question

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

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

試回答下列問題：
（1）上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．
（2）某溫度下，上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持容器體積不變升高溫度，逆反應(yīng)速率增大（填“增大”、“減小”或“不變”），容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)增大（填“增大”、“減   小”或“不變”）．
（3）830℃時(shí)，在恒容反應(yīng)器中發(fā)生上述反應(yīng)，按下表中的物質(zhì)的量投入反應(yīng)混合物，其中向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的有AC（選填字母）

	A	B	C	D
n（CO2）/mol	3	2.4	3.2	1
n（H2）/mol	2	1.5	2.5	1
n（CO）/mol	1	2	3.5	0.5
n（H2O）/mol	5	2	2	2

（4）在830℃時(shí)，在2L的密閉容器中加入4mol CO（g）和6mol H₂O（g）達(dá)到平衡時(shí)，H₂（g）的體積分?jǐn)?shù)是24%．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度的變化結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析判斷反應(yīng)的熱量變化，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高平衡常數(shù)減小，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（2）溫度升高，反應(yīng)速率增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，壓強(qiáng)增大；
（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）830℃時(shí)，平衡常數(shù)k=1，依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算氫氣的體積分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高平衡常數(shù)減小，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)放熱，故答案為：放熱；
（2）溫度升高，反應(yīng)速率增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)前后氣體體積不變，等容容器中壓強(qiáng)之比等于溫度之比，所以壓強(qiáng)增大，故答案為：增大；增大；
（3）根據(jù)830℃時(shí)，平衡常數(shù)k=1計(jì)算；
A、Q=$\frac{2×3}{5×1}$＞1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故A正確；
B、Q=$\frac{2.4×1.5}{2×2}$=0.9＜1，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C、Q=$\frac{3.2×2.5}{3.5×2}$=1.14＞1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故C正確；
D、Q=$\frac{1×1}{0.5×2}$=1．達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡不移動(dòng)，故D錯(cuò)誤．
故答案為：AC；
（4）830℃時(shí)，在2L的密閉容器中加入4molCO（g）和6molH₂O（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       6         0       0
變化量（mol）   x        x        x        x
平衡量（mol）  4-x      6-x       x        x
平衡常數(shù)JK=1，可用物質(zhì)的量計(jì)算，則K=$\frac{{x}^{2}}{（4-x）（6-x）}$=1
x=2.4mol
氫氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{2.4}{4+6}$×100%=24%
故答案為：24%．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，本題注意把握化學(xué)平衡常數(shù)的意義與應(yīng)用，難度不大．