Question

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

t℃	700	800	830	1000	1200
K	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$，該反應為放熱反應（填吸熱或放熱）．
若改變條件使平衡向正反應方向移動，則平衡常數(shù)③（填序號）
①一定不變    ②一定減小     ③可能增大     ④增大、減小、不變皆有可能
（2）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是bc．
（a）容器中壓強不變     （b）混合氣體中c（CO）不變
（c）v_逆（H₂）=v_正（H₂O）     （d）c（CO）=c（CO₂）
（3）將不同量的CO （g） 和H₂O （g） 分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO2	CO
A	650	2	4	1.6	2.4	5
B	900	1	2	0.4	1.6	3
C	900	a	b	c	d	t

①實驗A中以υ（H₂） 表示的反應速率為0.16mol•L^-1•min^-1．
②通過計算可知，CO的轉化率實驗A大于 實驗B（填“大于”、“等于”或“小于”），該反應的正反應為放（填“吸”或“放”）熱反應．
③若實驗C要達到與實驗B相同的平衡狀態(tài)，則a、b應滿足的關系是b=2a（用含a、b的數(shù)學式表示）．

Answer 1

分析 （1）K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高K越小，則升高溫度平衡逆向移動；K只與溫度有關；
（2）結合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡狀態(tài)；
（3）①速率之比等于化學計量之比，υ（H₂）=υ（CO）；
②A中CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始    4                2                  0           0
轉化   1.6              1.6               1.6        1.6
平衡   2.4               0.4              1.6         1.6
B中CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始    2                1                  0           0
轉化   0.4              0.4               0.4        0.4
平衡   1.6              0.6              0.4         0.4
轉化率分別為$\frac{1.6}{4}$×100%=40%、$\frac{0.4}{2}$×100%=20%，K分別為$\frac{1.6×1.6}{2.4×0.4}$=2.67、$\frac{0.4×0.4}{1.6×0.6}$=0.16；
③實驗C要達到與實驗B相同的平衡狀態(tài)，溫度相同，則起始量相同．

解答 解：（1）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），其化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$； 由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高K越小，則升高溫度平衡逆向移動，則正反應放熱反應，改變條件使平衡向正反應方向移動，若降低溫度，K可增大，其它因素時K不變，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$；放熱； ③；
（2）（a）該反應為氣體體積不變的反應，容器中始終壓強不變，不能判定平衡，故不選；     
（b）混合氣體中c（CO）不變，濃度不變，為平衡狀態(tài)，故選；
（c）v_逆（H₂）=v_正（H₂O），可知正逆反應速率相等，為平衡狀態(tài)，故選；     
（d）c（CO）=c（CO₂）與起始濃度、轉化率有關，不能判定平衡，故不選；
故答案為：b c；   
（3）①速率之比等于化學計量之比，υ（H₂）=υ（CO）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16 mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.16 mol•L^-1•min^-1；
②A中CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始    4                2                  0           0
轉化   1.6              1.6               1.6        1.6
平衡   2.4               0.4              1.6         1.6
B中CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始    2                1                  0           0
轉化   0.4              0.4               0.4        0.4
平衡   1.6              0.6              0.4         0.4
轉化率分別為$\frac{1.6}{4}$×100%=40%、$\frac{0.4}{2}$×100%=20%，K分別為$\frac{1.6×1.6}{2.4×0.4}$=2.67、$\frac{0.4×0.4}{1.6×0.6}$=0.16，
可知A中轉化率大于B中轉化率，且溫度高時K小，則正反應為放熱反應，
故答案為：大于； 放；    
③實驗C要達到與實驗B相同的平衡狀態(tài)，溫度相同，則起始量相同，可知b=2a，故答案為：b=2a．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、K的表達式、平衡移動等為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意表格中數(shù)據(jù)的分析與應用，題目難度不大．