問題詳情:
在一定體積的密閉容器中進行如下化學反應:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化學平衡常數(K)和温度(t)的關係如下表所示:
t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1 000 | 1 200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
回答下列問題:
(1)該反應的化學平衡常數表達式為K=________。
(2)該反應為________(填“吸熱”或“放熱”)反應,理由是__________。
(3)能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是________。
A.容器中壓強不變 B.混合氣體中c(CO)不變
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),試判斷此時的温度為______℃。
(5)在800 ℃時,發生上述反應,某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c(CO2)為2 mol·L-1,c(H2)為1.5 mol·L-1,c(CO)為1 mol·L-1,c(H2O)為3 mol·L-1,則下一時刻,反應向_____(填“正向”或“逆向”)進行。
【回答】
【*】 (1). c(CO)∙c(H2O)/c(CO2)∙c(H2) (2). 吸熱 (3). 温度升高,K值增大,平衡向正反應方向移動 (4). BC (5). 830 (6). 逆向
【解析】
【分析】
根據温度對化學平衡的影響判斷平衡常數與温度的關係;根據化學平衡的本質(正逆反應速率相等)或特徵(各物質的物質的量或濃度保持不變)判斷平衡標誌;根據相同温度下濃度商與平衡常數的關係判斷可逆反應的方向。
【詳解】(1)化學平衡常數是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,則反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的化學平衡常數表達式K=。
(2)題中表格數據表明,隨着温度升高,該反應平衡常數K增大。據平衡移動原理,升温平衡右移,正反應吸熱。
(3)題中反應氣體分子總數不變,據pV=nRT,恆温恆容時容器內壓強必然不變,即“容器中壓強不變”不一定是化學平衡狀態;當“混合氣體中c(CO)不變”時,其它三種成分的濃度也不變,必為化學平衡狀態;不論是否平衡,v正(H2)=v正(H2O),則“v正(H2)=v逆(H2O)”時v正(H2O)=v逆(H2O),必為化學平衡狀態;“c(CO2)=c(CO)”不一定是化學平衡狀態,故選BC。
(4)某温度下,平衡濃度符合c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),則K==1,表中對應温度為830℃。
(5)在800 ℃時發生上述反應,由某時刻容器內各物質的濃度可求得該時刻濃度商Qc===1>K=0.9,故反應逆向進行。
【點睛】可逆反應中,同種物質表示的正、逆反應速率相等,或不同物質表示的正、逆反應速率之比等於化學計量數之比,都是化學平衡狀態。
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題