Question

（18分）已知可逆反應CO₂(g) + H₂(g)CO(g) + H₂O(g)，
⑴寫出該反應的化學平衡常數(shù)表達式：K=             。
⑵830K時，若起始時：c (CO₂)=2mol/L，c (H₂)=3mol/L，平衡時CO₂的轉化率為60%，氫氣的轉化率為        ；K值為             。
⑶830K時，若只將起始時c (H₂)改為6mol/L，則氫氣的轉化率為         。
⑷若830K時，起始濃度c (CO₂) =" a" mol/L，c (H₂) =" b" mol/L，H₂O的平衡濃度為c (H₂O) =" c" mol/L，則：①a、b、c之間的關系式是         ；②當a = b時，a =         c。

Answer 1

⑴ （3分） ⑵40%（3分）， 1（3分）  ⑶25%（3分）
①c²＝(a-c) (b-c) （3分）  ② a＝2c（3分）

試題分析：（1）化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則根據(jù)CO₂(g) + H₂(g)CO(g) + H₂O(g)可知，該反應的平衡常數(shù)表達式為：K═。
（2）平衡時CO₂的轉化率為60%，則消耗CO₂的濃度是2mol/L×0.6＝1.2mol/L，所以根據(jù)反應式CO₂(g) + H₂(g)CO(g) + H₂O(g)可知消耗氫氣的濃度是1.2mol/L，所以氫氣的轉化率為×100%＝40%。平衡時剩余CO₂和氫氣的濃度分別是0.8mol/L、1.8mol/L，生成CO和水蒸氣的濃度均是1.2mol/L，所以該溫度下反應的平衡常數(shù)K＝＝＝1。
（3）830K時，若只將起始時c (H₂)改為6mol/L，設消耗氫氣的濃度為x，則
CO₂(g) + H₂(g)CO(g) + H₂O(g)
起始濃度（mol/L）   2         6         0       0
轉化濃度（mol/L）  x          x        x        x
平衡濃度（mol/L） 2－x      6－x       x        x
所以根據(jù)平衡常數(shù)K可知＝1
解得x＝1.5
所以氫氣的轉化率為×100%＝25%
（4）①若830K時，起始濃度c (CO₂) =" a" mol/L，c (H₂) =" b" mol/L，H₂O的平衡濃度為c (H₂O) =" c" mol/L，則
CO₂(g) + H₂(g)CO(g) + H₂O(g)
起始濃度（mol/L）   a         b         0       0
轉化濃度（mol/L）   c         c         c       c
平衡濃度（mol/L） a－c      b－c        c       c
所以根據(jù)平衡常數(shù)K可知＝1
解得c²＝(a-c) (b-c)
②當當a＝b時，則根據(jù)c²＝(a-c) (b-c)可知a＝2c。