Question

Ⅰ．一定温度下，将3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：C0₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
（1）该反应的化学平衡常数表达式K=

 

．
（2）已知在700℃时，该反应的平衡常数K₁=0.6，在1000℃时，该反应的平衡常数K₂=1.0，则该反应为

 

反应（填“吸热”或“放热”）．
（3）在1000℃下，某时刻CO₂的物质的量为2.0mol，则此时v（正）

 

v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．该温度下反应达到平衡时，CO₂的转化率为

 

．
Ⅱ．研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）已知反应：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）在一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反映达到平衡状态的是

 

a．体系压强保持不变         b．混合气体颜色保持不变 
c．SO₃与NO的体积比保持不变  d．每消耗1mol SO₃的同时生成1mol NO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=

 

．
（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．该反应△H

 

0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是

 

．

Answer 1

考点：转化率随温度、压强的变化曲线,化学平衡常数的含义,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：Ⅰ、（1）化学平衡常数K=

各个产物平衡浓度系数次方的乘积

各个反应物平衡浓度系数次方的乘积

；
（2）对于吸热反应，温度升高，化学反应的平衡常数会增大；
（3）根据浓度商与平衡常数判断反应方向，根据平衡常数计算反应的二氧化碳的量，再结合转化率计算二氧化碳的转化率．
Ⅱ、（1）根据化学平衡状态的特征：逆、定、动、变、等来判断化学反应是否达到平衡，据三行式以及化学平衡常数表达式计算化学平衡常数；
（2）从横坐标上一点，画一条平行于纵坐标的虚线，看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率，温度越低转化率越低，说明，升温时平衡向逆向移动．

解答： 解：Ⅰ、（1）化学平衡常数K=

各个产物平衡浓度系数次方的乘积

各个反应物平衡浓度系数次方的乘积

=

c(CO)?c(H2O)

c(CO2)?c(H2)

，故答案为：

c(CO)?c(H2O)

c(CO2)?c(H2)

；
（2）温度升高，化学反应的平衡常数增大，则该反应是吸热反应，故答案为：吸热；
（3）CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反应0.5     0.5      0.5    0.5
平衡1       0.5       0.5   0.5
浓度商Qc=

0．52

1×0.5

=0.5＜1，则反应向正反应方向移动，所以v（正）＞v（逆）；
3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密闭容器中，则二氧化碳和氢气的起始浓度分别为1.5mol/L、1mol/L，在1 000℃下，某时刻CO₂的物质的量为2.0mol，某时刻二氧化碳的浓度是1mol/L，设该温度下达到平衡时，反应的二氧化碳的物质的量浓度为x
      CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始：1.5     1         0      0 
反应：x       x         x      x
平衡：1.5-x  1-x        x      x

x2

(1.5-x)(1-x)

=1.0，x=0.6
二氧化碳的转化率=

0.6

1.5

×100%=40%，
故答案为：＞；40%；
Ⅱ、（1）反应NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）是反应前后气体分子数不变的反应，故体系的压强保持不变，故a不能说明反应已达到平衡状态；随着反应的进行，NO₂的浓度减小，颜色变浅，故b可以说明反应已达平衡；SO₃和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作为平衡状态的判断依据；d中所述的两个速率都是逆反应速率，不能作为平衡状态的判断依据，故选b；
                      O₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
  起始物质的体积       a       2a             0     0
转化物质的体积         x        x              x     x
平衡物质的体积         a-x     2a-x           x     x
则 

a-x

2a-x

=

1

6

a-x，故x=

4

5

a，故平衡常数为=

x2

(a-x)(2a-x)

=

8

3

≈2.67，故答案为：b；2.67或

8

3

；
（2）从横坐标上一点0.5处，画一条平行于纵坐标的虚线，看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率，温度越低转化率越低，说明，升温时平衡向逆向移动．
第二问：工业生产要考虑速经济效益，要考虑速度和效率，压强越大需要的条件越高，花费越大．
故答案为：＜；250℃、1.3×10⁴kPa左右，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失．

点评：本题考查了化学平衡常数的有关计算，明确化学平衡常数的表达式及其含义是解本题关键，会利用三段式法进行解答，会根据浓度商与平衡常数之间的关系式确定反应方向，题目难度中等．