Question

某温度时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H₂O，发生反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂+H₂（g）
反应过程中测定的部分数据见下表（表中t₁＞t₂）：

反应时间/min	n（CO）/mol	H2O/mol
0	1.20	0.60
20	0.80
40		0.20

试回答下列问题
（1）该温度时，反应的平衡常数k=

 

（2）若保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH₂O，到达平衡时，n（CO₂）=

 

 mol
（3）若保持其他条件不变，向上表中的平衡体系再通0.60molH₂O，新平衡时H₂O的体积分数为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）利用三段式可计算出各成分平衡时的物质的量，再求得浓度，算出平衡常数；
（2）温度不变，平衡常数不变，利用平衡常数可求得平衡时的浓度，进而求得物质的量；
（3）温度不变，平衡常数不变，利用平衡常数可求得平衡时的浓度，进而求得物质的量，利用体积之比等于物质的量之比，确定体积分数．

解答： 解：（1）H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始          0.3mol/L     0.6mol/L            0       0
20min         0.1mol/L     0.4mol/l        0.2mol/l  0.2mol/l
40min         0.1mol/L     0.4mol/l        0.2mol/l  0.2mol/l
根据以上数据可知，在20min 是反应就已经处于平衡状态，则K=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

0.2×0.2

0.1×0.4

=1，故答案为：1；
（2）设平衡时生成二氧化碳浓度为xmol/L
 　　　　　　　　 H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始（mol/L）     0.6         0.3              0       0
转化（mol/L）      x           x               x       x
平衡（mol/L）     0.6-x       0.3-x            x       x
根据K=

x×x

(0.6-x)×(0.3-x)

=1，解得x=0.2，所以n（CO₂）=0.2×2mol=0.4mol，故答案为：0.4；
（3）设平衡时转化的水为xmol/L
        　　　  H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始（mol/L）     0.6         0.6              0       0
转化（mol/L）      x           x               x       x
平衡（mol/L）     0.6-x       0.6-x            x       x
根据K=

x×x

( 0.6-x)×(0.6-x)

=1，解得x=0.3，所以H₂O的体积分数为

0.6-0.3

0.6-0.3+0.6-0.3+0.3+0.3

=0.25，故答案为：0.25．

点评：本题主要考查化学平衡常数计算以及应用平衡常数计算平衡时有关物质的物质的量和体积分数，解题关键是要抓住温度不变化学平衡常数也不变，题目难度不大．