Question

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(guān)系如下表：

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

（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

．
（2）該反應為

吸熱

反應（選填“吸熱”、“放熱”）．
（3）若 830℃時，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反應達到平衡后，其化學平衡常數(shù)K

等于

1.0（選填“大于”、“小于”、“等于”）
（4）若1200℃時，在某時刻該容器中CO₂、H₂、CO、H₂O的濃度分別為2mol?L^-1、2mol?L^-1、4mol?L^-1、4mol?L^-1，則此時上述反應的平衡移動方向為

逆反應方向

．（選填“正反應方向”、“逆反應方向”、“不移動”）
（5）科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究．目前合成氨的技術(shù)原理為：
 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol 
該反應的能量變化如圖所示．
①在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E₂的變化是：

減小

．（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②將一定量的N₂（g）和H₂（g）放入2L的密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa下發(fā)生如下反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
5分鐘后達到平衡，測得N₂為0.2mol，H₂為0.6mol，NH₃為0.2mol．氮氣的平均反應速率v（N₂）=

0.01mol/L?min

，H₂的轉(zhuǎn)化率是

33.3%

．
③欲提高②容器中H₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施一定可行的是

ACD

．
A．增大壓強
B．改變反應的催化劑
C．液化生成物分離出氨
D．向容器中按原比例再充入原料氣
E．升高溫度．

Answer 1

分析：（1）化學平衡常數(shù)是用平衡狀態(tài)下生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物的冪次方乘積；
（2）平衡常數(shù)隨溫度變化，溫度越高，平衡常數(shù)越大，升溫，平衡正向進行，根據(jù)化學平衡的移動原理分析判斷；
（3）平衡常數(shù)只隨溫度變化；
（4）計算濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向；
（5）①催化劑降低反應的活化能；
②依據(jù)化學平衡的三段式列式計算平衡量；依據(jù)化學反應速率和轉(zhuǎn)化率概念計算結(jié)果；
③根據(jù)影響化學平衡的影響條件分析判斷，平衡向正向進行，增大另一種物質(zhì)的濃度會提高氫氣轉(zhuǎn)化率；

解答：解：（1）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），平衡常數(shù)的計算式根據(jù)概念書寫計算式為：K=

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

；
故答案為：

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

；
（2）圖表中平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明溫度升高平衡正向進行，正反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；
（3）若 830℃時，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反應達到平衡后，溫度不變，平衡常數(shù)不變，其化學平衡常數(shù)為1，故答案為：等于；
（4）若1200℃時，K=2.6，在某時刻該容器中CO₂、H₂、CO、H₂O的濃度分別為2mol?L^-1、2mol?L^-1、4mol?L^-1、4mol?L^-1，濃度商=

C(CO)?C(H2O)

C(CO2)?C(H2)

=

4mol/L×4mol/L

2mol/L×2mol/L

=4＞2.6；說明反應逆向進行，故答案為：逆反應方向；
（5）①在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，降低了反應的活化能，依據(jù)圖示方向可知E₂減小，故答案為：減��；
②將一定量的N₂（g）和H₂（g）放入2L的密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa下發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）5分鐘后達到平衡，測得N₂為0.2mol，H₂為0.6mol，NH₃為0.2mol．
依據(jù)化學平衡的三段式列式計算：起始量=平衡量+變化量
               N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mmol） 0.3      0.9        0    
變化量（mol） 0.1      0.3        0.2
平衡量（mol） 0.2      0.6         0.2
氮氣的平均反應速率v（N₂）=

0.1mol 2L

5min

=0.01mol/L?min；
H₂的轉(zhuǎn)化率=

0.3mol

0.9mol

×100%=33.3%
③欲提高②容器中H₂的轉(zhuǎn)化率，
A、增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向進行移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故A符合；
B、改變反應的催化劑，不改變化學平衡，不能提高氫氣轉(zhuǎn)化率，故B不符合；
C、液化生成物分離出氨，減少生成物，平衡正向進行，提高氫氣轉(zhuǎn)化率，故C符合；
D、向容器中按原比例再充入原料氣，相當于增大容器內(nèi)的壓強，平衡正向進行，提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，故D符合；
E、依據(jù)圖象分析可知，反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故E不符合；
故選ACD．
故答案為：ACD．

點評：本題考查了化學平衡常數(shù)的計算、分析、判斷反應進行的方向，影響平衡常數(shù)、化學反應速率、化學平衡的因素的應用，化學平衡的三段式計算方法，轉(zhuǎn)化率計算、反應速率計算的概念應用，綜合性較大，題目難度中等．