Question

（1）在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应．各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0mol、D为6.5mol、F为2.0mol，设E为x mol．当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置．请填写以下空白：

①若x=4.5，则右侧反应在起始时向

 

  （填“正反应“或“逆反应“）方向进行．欲使起始反应维持向该方向进行，则x的最大取值应小于

 

．
②若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等？

 

    （填“相等“、“不相等“或“不能确定“）．其理由是：

 

．
（2）830K时，在密闭容器中发生下列可逆反应：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H＜0   试回答下列问题：
①若起始时c（CO）=2mol?L^-1，c（H₂O）=3mol?L^-1，达到平衡时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K=

 

；
②在相同温度下，若起始时c（CO）=2mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol?L^-1，则此时v_（正）

 

v_（逆）（填“大于”“小于”或“等于”），达到平衡时CO的转化率为

 

；
③若降低温度，该反应的K值将

 

（填“增大”“减小”或“不变”，下同），该反应的化学反应速率将

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）①左右两部分温度、体积、压强相同，平衡时，两反应混合气体的总的物质的量相同，左边反应前后气体体积不变，平衡后混合气体的总的物质的量为4.0mol×3=12mol，所以右边平衡时混合气体的总的物质的量为12mol，由此判断右边反应向哪个方向进行；
令达平衡时E的消耗量为2a摩，求出平衡时各组分的物质的量，利用反应混和物总的物质的量为12mol列出等式，再利用可逆反应反应物不能完全反应列不等式，联立求解．
②这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以A的物质的量也不同；
（2）①根据三段式解题法，求出反应混合物各组分浓度的变化量、平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算平衡常数；
②计算常数的浓度商Qc、平衡常数，与平衡常数比较判断反应进行方向；据①中的平衡常数，利用三段式法计算平衡时各物质浓度，计算转化率，据此解答；
③该反应是放热反应，降低温度，平衡向着正向移动，K值增大，反应速率减小．

解答： 解：（1）①左右两部分温度、体积、压强相同，平衡时，两反应混合气体的总的物质的量相同，左边反应前后气体体积不变，平衡后混合气体的总的物质的量为4.0mol×3=12mol，所以右边平衡时混合气体的总的物质的量为12mol，x=4.5时右边开始总的物质的量为6.5mol+2.0mol+4.5mol=13mol，大于12mol，所以反应向体积减小的方向进行，即向正反应方向进行；
设达平衡时E的消耗量为2a mol．
D+?2E?2F，
起始（mol）：6.5 x 2.0
变化（mol）：a 2a 2a
平衡（mol）：6.5-a x-2a 2.0+2a
因左侧反应混合物总的物质的量为12 mol所以达平衡时，右侧反应需满足：?
（6.5-a）+（x-2a）+（2.0+2a）=12 且 x-2a＞0
即

x=3.5+a x＞2a

解之得，x＜7.0?
故答案为：正反应；7.0；
②两种情况下，反应到达平衡时反应混合物总的物质的量为12mol，所以这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以A物质的量也不同．
故答案为：不相等；因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以物质的量也不同；
（2）①平衡时CO的转化率为60%，则CO的浓度变化量=2mol/L×60%=1.2mol/L，则：
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）：2       3        0        0
变化（mol/L）：1.2    1.2      1.2       1.2
平衡（mol/L）：0.8    1.8      1.2       1.2
故平衡常数K=

1.2×1.2

0.8×1.8

=1，
故答案为：1；
②在相同温度下（850℃），若起始时c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol?L^-1，则：
              CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g）
开始（mol/L）：1       2        0       0
变化（mol/L）：0.5    0.5      0.5     0.5
一段时间（mol/L）：0.5 1.5      0.5      0.5
浓度商Qc=

0.5×0.5

0.5×1.5

=

1

3

＜1，故平衡向正反应进行，此时v_（正）＞v_（逆），
假设平衡时，转化的CO浓度为x，则有
                    CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g）
开始（mol/L）：1       2       0          0
变化（mol/L）：x        x       x        x
一段时间（mol/L）：1-x       2-x     x         x
相同温度下，化学平衡常数相同，有

x2

(1-x)×(2-x)

=1
解的x=

2

3

，
CO的转化率α（CO）=

2

3

×100%=66.7%，
故答案为：大于；66.7%；
③温度降低，该反应是放热反应，化学平衡向着正向移动，二氧化碳和氢气浓度增大，一氧化碳和水的浓度减小，平衡常数K增大；降低温度，反应速率减小，
故答案为：增大；减小．

点评：本题考查化学平衡常数及影响因素、影响化学平衡的因素、化学平衡图象与计算等，难度中等，（2）②中注意分析各物质的浓度变化量关系，确定概念改变的条件．难度中等，关键在于确定右侧反应到达平衡时反应混合物总的物质的量．