Question

16．在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其化學(xué)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

回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$
（2）該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（選填“吸熱”“放熱”）．
（3）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是BC．
A．容器中壓強(qiáng)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c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）．c（H₂O），試判斷此時(shí)的溫度為830℃．在此溫度下2L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），CO₂（g）和H₂（g）的起始量均為2.0mol，達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，CO的平衡濃為0.5mol/L．
（5）在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol^-1
反應(yīng)②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂=b kJ•mol^-1
反應(yīng)③2Fe（s）+O₂（g）?2FeO（s）△H₃
則△H₃=（2a+b）kJ/mol（用含a、b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概念來書寫，平衡常數(shù)=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
（2）根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù)的影響來回答，平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明平衡正向進(jìn)行；
（3）化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：正逆反應(yīng)速率相等，個(gè)組分含量保持不變；
（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），說明平衡常數(shù)K=1；
CO₂、H₂的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則二者平衡濃度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡時(shí)CO（g）、H₂O（g）濃度相等，結(jié)合平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$=1可知平衡時(shí)c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），根據(jù)碳元素守恒可知，平衡時(shí)n（CO₂）=n（CO₂）=0.5mol，進(jìn)而計(jì)算二氧化碳轉(zhuǎn)化率，和CO的濃度；
（5）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需讓化學(xué)方程式，得到反應(yīng)焓變；

解答 解：（1）因平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，由表可知：升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說明化學(xué)平衡正向移動(dòng)，因此正反應(yīng)方向吸熱，
故答案為：吸熱；
（3）A、反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)，壓強(qiáng)的改變不會(huì)要引起平衡移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、化學(xué)平衡時(shí)，各組分的濃度不隨時(shí)間的改變而改變，故B正確；
C、化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是v_正=v_逆，所以v_正（H₂）=v_逆（H₂O）表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D、c（CO₂）=c（CO）時(shí)，不能表明正逆反應(yīng)速率相等，不一定達(dá)到了平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故選BC；
（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO₂）•c（H₂）=c（CO）•c（H₂O），說明平衡常數(shù)K=1，故溫度為830℃；CO₂、H₂的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則二者平衡濃度相等，由CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），可知平衡時(shí)CO（g）、H₂O（g）濃度相等，結(jié)合平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$=1可知平衡時(shí)c（CO₂）=c（H₂）=c（CO）=c（H₂O），根據(jù)碳元素守恒可知，平衡時(shí)n（CO₂）=n（CO₂）=$\frac{2mol}{2}$=1mol，故二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1mol}{2mol}$×100%=50%；c（CO）=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L，
故答案為：830；50%；0.5mol/L；
（5）①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂=b kJ•mol^-1
③2Fe（s）+O₂（g）?2FeO（s）△H₃
由蓋斯定律①×2+②得到：2Fe（s）+0₂（g）?2FeO（s）△H₃=（2a+b）kJ•mol^-1，
故答案為：（2a+b）kJ•mol^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生化學(xué)平衡常數(shù)的含義和表達(dá)式的書寫知識(shí)，平衡標(biāo)志的分析判斷，可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行回答，難度不大．