Question

16．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）．其化學平衡常數(shù)K和溫度T的關系如下表：

T℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：
（1）該反應正向為△H＞0；若該反應符合下圖所示的關系，則在圖中，Y軸是指CO₂或H₂的百分含量．
（2）能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是bc（多選扣分）．
a．容器中壓強不變                b．混合氣體中c（CO）不變
c．v （H₂）_正=v （H₂O）_逆              d．c（CO₂）=c（CO）
（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：0.9•c（CO₂）•c（H₂）═c（CO）•c（H₂O），由此可以判斷此時的溫度為800℃．其它條件不變，升高溫度，原化學平衡向正反應方向移動（填“正”或“逆”），容器內混合氣體的密度不變（填“增大”、“減小”或“不變”），氣體平均相對分子質量不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）若在一密閉容器中，將一定量的CO與H₂O混合加熱到830℃下達到平衡．若反應開始時CO與H₂O的濃度分別為0.200mol/L和0.100mol/L，平衡時CO的轉化率33.3%．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，據(jù)此判斷△H；
由圖可知，溫度升高Y的表示的物理量降低，升高溫度平衡向正反應移動，據(jù)此選擇合適的物理量；
（2）當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，據(jù)此解答，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：0.9•c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），據(jù)此計算平衡常數(shù)，進而判斷溫度；
升高溫度平衡向正反應移動，混合氣體的總質量不變，混合氣體的總的物質的量不變，平均相對分子質量不變；
（4）根據(jù)三段式計算出平衡時各組分的物質的量，從而計算平衡時CO的轉化率．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故△H＞0，
由圖可知，溫度升高Y的表示的物理量降低，升高溫度平衡向正反應移動，故Y可以CO₂或H₂的百分含量等，
故答案為：＞，CO₂或H₂的百分含量；
（2）a．反應前后氣體的物質的量不變，溫度一定，容器中壓強始終不變，故壓強不變，不能說明到達平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．反應達到平衡狀態(tài)時，各物質的濃度不變，混合氣體中c（CO）不變說明到達平衡狀態(tài)，故b正確；
c．v （H₂）_正=v （H₂O）_逆不同物質表示的速率之比等于化學計量數(shù)之比，說明到達平衡狀態(tài)，故c正確；
d．平衡時二氧化碳與一氧化碳的濃度與轉化率有關，c（CO₂）=c（CO）不能說明到達平衡，故d錯誤；
故答案為；bc；
（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：0.9•c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），則CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=0.9，故為800℃，該反應正反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應移動，混合氣體的總質量不變，體積不變，密度不變，混合氣體的總的物質的量不變，平均相對分子質量不變，
故答案為：800，正，不變，不變；
（4）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol•L^-1）：0.200     0.100        0       0
變化（mol•L^-1）：x         x            x       x
平衡（mol•L^-1）：0.200-x  0.100-x      x       x
K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{x×x}{（0.200-x）×（0.100-x）}$=1.0，解得x=$\frac{2}{30}$，
故平衡后CO的轉化率為$\frac{\frac{2}{30}}{0.2}$=$\frac{1}{3}$=33.3%，
故答案為：33.3%．

點評 本題考查化學平衡常數(shù)及影響因素、平衡移動、平衡狀態(tài)的判斷等，難度中等，注意平衡狀態(tài)的判斷，選擇的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)．