Question

【題目】煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數、投料比及產率等問題。

已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常數隨溫度的變化如下表：

請回答下列問題：

（1）該反應的化學平衡常數表達式為K＝__________。上述反應的正反應是________反應(填“放熱”或“吸熱”)。

（2）上述反應達到平衡后，保持容器體積不變升高溫度，反應物中活化分子百分數_________(填“增大”、“減小”或“不變”)，正反應速率________(填“增大”、“減小”或“不變”)，容器內混合氣體的壓強________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（3）能說明該反應達到化學平衡狀態的是________。

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(CO2)＝c(CO)

（4）某溫度下，平衡濃度符合下式： c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為______℃。在該溫度下，恒容反應器中發生上述反應，按下表中的物質的量投入反應混合物，其中向逆反應方向進行的有______(選填字母).

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

（5）在830℃時，在2 L的密閉容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)達到平衡時，H2(g)的體積分數是__________。

Answer 1

【答案】 c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O) 放熱 增大 增大 增大 B、C 830 AC 24%

【解析】（1）該反應的化學平衡常數表達式為K＝c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)。由表中數據可知，該反應的平衡常數隨溫度升高而減小，所以上述反應的正反應是放熱反應。

（2）上述反應達到平衡后，保持容器體積不變升高溫度，反應物中活化分子百分數增大，正反應速率增大，容器內混合氣體的壓強增大。

（3）能說明該反應達到化學平衡狀態的是B、C。

某溫度下，平衡濃度符合下式： c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此時的平衡常數為1，所以溫度為830℃。在該溫度下，恒容反應器中發生上述反應，按表中的物質的量投入反應混合物，其中向逆反應方向進行的一定要符合c(CO2)·c(H2)>c(CO)·c(H2O)，經計算確定有AC.

(5)在830℃時，在2 L的密閉容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)達到平衡時，

CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)

起始量（mol/L） 2 3 0 0

變化量（mol/L） x x x x

平衡量（mol/L） 2-x 3-x x x

因為在830℃時c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，代入數據，可以計算出x=1.2，所以H2(g)的體積分數是=24% 。

點睛 ：一個可逆反應是否處于化學平衡狀態可從兩方面判斷；一是看正反應速率是否等于逆反應速率，兩個速率必須能代表正、逆兩個方向，然后它們的數值之比還得等于化學計量數之比，具備這兩點才能確定正反應速率等于逆反應速率；二是判斷物理量是否為變量，變量不變達平衡。