Question

17．现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），知CO和H₂O的起始浓度均为2mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K=2.60，试判断，
（1）当CO转化率为25%时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？
（2）达平衡状态时，CO的转化率应为多少？
（3）当CO的起始浓度仍为2mol/L，H₂O的起始浓度为6mol/L时，平衡时CO的转化率为多少？

Answer 1

分析 （1）当CO转化率为25%时，CO浓度变化量为0.5mol/L，则：
                          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
          初始浓度（mol/L）：2       2        0      0
          变化浓度（mol/L）：0.5     0.5      0.5    0.5
CO转化率为25%时浓度（mol/L）：1.5     1.5      0.5    0.5
计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行；
（2）设平衡时CO的转化率为x，表示出平衡时各组分浓度，利用平衡常数列方程计算解答；
（3）设平衡时CO的转化率为a，表示出平衡时各组分浓度，利用平衡常数列方程计算解答．

解答 解：（1）当CO转化率为25%时，CO浓度变化量为0.5mol/L，则：
                          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
          初始浓度（mol/L）：2     2        0       0
          变化浓度（mol/L）：0.5   0.5      0.5     0.5
CO转化率为25%时浓度（mol/L）：1.5   1.5      0.5     0.5
此时浓度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{1.5×1.5}$=$\frac{1}{9}$＜K=2.6，未到达平衡状态，反应向正反应进行，
答：未到达平衡状态，反应向正反应进行．
（2）设平衡时CO的转化率为x，则：
                CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始浓度（mol/L）：2     2         0      0
变化浓度（mol/L）：2x    2x        2x     2x
平衡浓度（mol/L）：2-2x  2-2x      2x     2x
所以$\frac{2x×2x}{（2-2x）×（2-2x）}$=2.6，解得x=61.7%，
答：平衡时CO的转化率为61.7%；
（3）设平衡时CO的转化率为a，则：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始浓度（mol/L）：2      6        0        0
变化浓度（mol/L）：2a     2a       2a       2a
平衡浓度（mol/L）：2-2a   6-2a     2a       2a
所以$\frac{2a×2a}{（2-2a）×（6-2a）}$=2.6，解得a=86.5%，
答：平衡时CO的转化率为86.5%．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及平衡常数有关计算，计算量较大，属于易错题目，注意理解掌握平衡常数的应用．