Question

800K時將1mol CO和1mol H₂O（g）充入體積為1L的固定容積的反應(yīng)器中，在某條件下達到化學(xué)平衡狀態(tài)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂ （g）+H₂ （g），此時有的CO轉(zhuǎn)化為CO₂．
（1）該平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為______
（2）寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式______，并計算出平衡常數(shù)為______
（3）若使平衡向正方向移動，則下列說法中正確的是______（填序號）
①生成物的物質(zhì)的量一定增加②生成物的體積分數(shù)一定增加：③反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大；④反應(yīng)物的濃度一定降低；⑤正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率；⑥一定使用了催化劑．
（4）在相同條件下，若向容器中充入1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O，則達到平衡時與（1）中平衡相比較，平衡應(yīng)向______（填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”或“不移動”），此時平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為______（提示：3的平方根為1.732）

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)三段式解題法，求出平衡時各組分的物質(zhì)的量
（1）利用體積分數(shù)定義計算；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)=生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比，反應(yīng)在同一容器內(nèi)進行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)都是1，所以在計算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值；
（3）考慮改變什么條件，使平衡向正反應(yīng)方向移動，結(jié)合選項分析解答；
（4）充入1mol CO₂、lmol H₂和1mol H₂O，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行建立平衡，等效為（1）中平衡后，再加1molH₂O（g），平衡向正反應(yīng)移動；
令參加反應(yīng)的H₂物質(zhì)的量為nmol，根據(jù)三段式解題法，用n表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，代入平衡常數(shù)k計算，據(jù)此解答．
解答：解：利用三段式法求平衡時各組分個濃度，
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol）：1             1                  0               0
轉(zhuǎn)化（mol）：                                            
平衡（mol）：1-=         1-=                         
 （1）反應(yīng)前后氣體的體積不變，所以平衡時，混合氣體的總的物質(zhì)的量為1mol+1mol=2mol，
所以平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為=．
故答案為：
（2）化學(xué)平衡常數(shù)=生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比，
故該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式k=，反應(yīng)在同一容器內(nèi)進行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)都是1，所以在計算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，所以k===4．
故答案為：k=；=4．
（3）平衡向向正方向移動，
①不論改變何條件，平衡向向正方向移動，生成物的物質(zhì)的量一定增加，故①正確；
②對于多種氣體參與反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體的體積不變的反應(yīng)，并向其中大量加入一種反應(yīng)物，而使平衡正向移動．生成物的物質(zhì)的量增加，但百分含量完全可以減小，因為總量多了，故②錯誤；
③多種物質(zhì)參加反應(yīng)，增加一種反應(yīng)物的濃度，平衡向向正方向移動，提高其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，自身轉(zhuǎn)化率降低，故③錯誤；
④多種物質(zhì)參加反應(yīng)，增加一種反應(yīng)物的濃度，平衡向向正方向移動，其它反應(yīng)物的濃度降低，自身濃度增大，故④錯誤；
⑤平衡向向正方向移動，正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率，故⑤正確；
⑥使用催化劑不能改變平衡移動，故⑥錯誤．
故選：①⑤
（4）充入1mol CO₂、lmol H₂和1mol H₂O，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行建立平衡，等效為（1）中平衡后，再加1molH₂O（g），平衡向正反應(yīng)移動；
令參加反應(yīng)的H₂物質(zhì)的量為nmol，
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol）：0         1                 1              1
轉(zhuǎn)化（mol）：n         n                 n              n
平衡（mol）：n        1+n               1-n            1-n
所以=4，解得n=0.154
反應(yīng)前后氣體的體積不變，所以平衡時，混合氣體的總的物質(zhì)的量為1mol+1mol+1mol=3mol，
平衡混合物中CO₂的體積分數(shù)為×100%=28.2%
故答案為：28.2%
點評：考查化學(xué)平衡的計算及影響因素，難度中等，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．