Question

【題目】在一固定容積的密閉容器中進行著如下反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其平衡常數(shù)K和溫度t的關系：

t℃	700	800	850	1000	1200
K	2.6	1.7	1.0	0.9	0.6

（1）K的表達式為：_________；

（2）該反應的正反應為_________反應（“吸熱”或“放熱”）；

（3）下列選項中可作為該反應在850℃時已經達到化學平衡狀態(tài)的標志的是：_________。

A．容器中壓強不再變化 B．混合氣體中CO濃度不再變化

C．混合氣體的密度不再變化 D．c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O)

（4）當溫度為850℃，某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量見表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5mol	8.5mol	2.0mol	2.0mol

此時上述的反應中正、逆反應速率的關系式是_________（填代號）。

A．v(正)＞v(逆) B．v(正)＜v(逆) C．v(正)＝v(逆) D．無法判斷

（5）在700℃通過壓縮體積增大氣體壓強，則該反應中H2(g)的轉化率_________（“增大”、“減小”或“不變”）；工業(yè)生產中，通過此方法使容器內氣體壓強增大以加快反應，卻意外發(fā)現(xiàn)H2(g)的轉化率也顯著提高，請你從平衡原理解釋其可能原因是__________________________________________。

Ⅱ.設在容積可變的密閉容器中充入10molN2(g)和10molH2(g)，反應在一定條件下達到平衡時，NH3的體積分數(shù)為0.25。

（6）求該條件下反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)__________。（設該條件下，每1mol氣體所占的體積為VL）上述反應的平衡時，再充入10mol的N2，根據(jù)計算，平衡應向什么方向移動?[需按格式寫計算過程，否則答案對也不給分]__________。

Answer 1

【答案】 放熱 B、D B 不變 壓強增大使水蒸氣液化，平衡向右移動 8V2(mol·L-1)-2 平衡向逆反應方向移動

【解析】

根據(jù)平衡常數(shù)隨溫度的變化規(guī)律分析反應的熱效應，根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征分析達到化學平衡狀態(tài)的標志，根據(jù)平衡移動原理分析化學平衡影響化學平衡移動的因素，根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的關系分析平衡移動的方向。

（1）根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義，可以寫出該反應的K的表達式為；

（2）由表中數(shù)據(jù)可知，該反應的平衡常數(shù)隨著溫度的升高而減小，說明升高溫度后化學平衡向逆反應方向移動，故該反應的正反應為放熱反應；

（3）A．該反應在建立化學平衡的過程中，氣體的分子數(shù)不發(fā)生變化，故容器內的壓強也保持不變，因此，無法根據(jù)容器中壓強不再變化判斷該反應是否達到平衡；

B．混合氣體中CO濃度不再變化，說明正反應速率等于逆反應速率，該反應達到化學平衡狀態(tài)；

C．由于容器的體積和混合氣體的質量在反應過程中均保持不變，故混合氣體的密度一直保持不變，因此，無法根據(jù)混合氣體的密度不再變化判斷該反應是否到達化學平衡狀態(tài)；

D．由表中數(shù)據(jù)可知，該反應在850℃時K=1，當c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O) 時，=1=K，故可以據(jù)此判斷該反應到達化學平衡狀態(tài)。

綜上所述，可以作為該反應在850℃時已經達到化學平衡狀態(tài)的標志的是B、D。

（4）當溫度為850℃，由于反應前后氣體的分子數(shù)不變，故可以根據(jù)某時刻該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量的數(shù)據(jù)求出Qc==＞1(該溫度下的平衡常數(shù))，因此，此時上述的反應正在向逆反應方向進行，故v(正)＜v(逆)，選B。

（5）在700℃通過壓縮體積增大氣體壓強，由于反應前后氣體的分子數(shù)不變，則該化學平衡不移動，故H2(g)的轉化率不變；工業(yè)生產中，通過此方法使容器內氣體壓強增大以加快反應，卻意外發(fā)現(xiàn)H2(g)的轉化率也顯著提高，根據(jù)平衡移動原理分析，其可能原因是：壓強增大使水蒸氣液化，正反應成為氣體分子數(shù)減少的方向，故化學平衡向右移動。

Ⅱ. （6）在容積可變的密閉容器中充入10molN2(g)和10molH2(g)，反應在一定條件下達到平衡時，NH3的體積分數(shù)為0.25。設氮氣的變化量為x mol，則氫氣和氨氣的變化量分別為3x和2x，，解之得x=2，則N2(g)、H2(g)、NH3(g)的平衡量分別為8mol、4mol、4mol。由于該條件下每1mol氣體所占的體積為VL，則在平衡狀態(tài)下，氣體的總體積為16VL，故該條件下該反應的平衡常數(shù)為8V2(mol·L-1)-2。上述反應平衡時，再充入10mol的N2，則容器的體積變?yōu)?/span>26VL，此時，Qc=9.4V2(mol·L-1)-2＞K，故平衡向逆反應方向移動。