Question

17．現(xiàn)有一定溫度下的密閉容器中存在如下反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），知CO和H₂O的起始濃度均為2mol/L經(jīng)測定該反應在該溫度下的平衡常數(shù)K=2.60，試判斷，
（1）當CO轉化率為25%時，該反應是否達到平衡狀態(tài)，若未達到，哪個方向進行？
（2）達平衡狀態(tài)時，CO的轉化率應為多少？
（3）當CO的起始濃度仍為2mol/L，H₂O的起始濃度為6mol/L時，平衡時CO的轉化率為多少？

Answer 1

分析 （1）當CO轉化率為25%時，CO濃度變化量為0.5mol/L，則：
                          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
          初始濃度（mol/L）：2       2        0      0
          變化濃度（mol/L）：0.5     0.5      0.5    0.5
CO轉化率為25%時濃度（mol/L）：1.5     1.5      0.5    0.5
計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行；
（2）設平衡時CO的轉化率為x，表示出平衡時各組分濃度，利用平衡常數(shù)列方程計算解答；
（3）設平衡時CO的轉化率為a，表示出平衡時各組分濃度，利用平衡常數(shù)列方程計算解答．

解答 解：（1）當CO轉化率為25%時，CO濃度變化量為0.5mol/L，則：
                          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
          初始濃度（mol/L）：2     2        0       0
          變化濃度（mol/L）：0.5   0.5      0.5     0.5
CO轉化率為25%時濃度（mol/L）：1.5   1.5      0.5     0.5
此時濃度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{1.5×1.5}$=$\frac{1}{9}$＜K=2.6，未到達平衡狀態(tài)，反應向正反應進行，
答：未到達平衡狀態(tài)，反應向正反應進行．
（2）設平衡時CO的轉化率為x，則：
                CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度（mol/L）：2     2         0      0
變化濃度（mol/L）：2x    2x        2x     2x
平衡濃度（mol/L）：2-2x  2-2x      2x     2x
所以$\frac{2x×2x}{（2-2x）×（2-2x）}$=2.6，解得x=61.7%，
答：平衡時CO的轉化率為61.7%；
（3）設平衡時CO的轉化率為a，則：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度（mol/L）：2      6        0        0
變化濃度（mol/L）：2a     2a       2a       2a
平衡濃度（mol/L）：2-2a   6-2a     2a       2a
所以$\frac{2a×2a}{（2-2a）×（6-2a）}$=2.6，解得a=86.5%，
答：平衡時CO的轉化率為86.5%．

點評 本題考查化學平衡計算，涉及平衡常數(shù)有關計算，計算量較大，屬于易錯題目，注意理解掌握平衡常數(shù)的應用．