Question

800K时将1mol CO和1mol H₂O（g）充入体积为1L的固定容积的反应器中，在某条件下达到化学平衡状态：CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂ （g）+H₂ （g），此时有的CO转化为CO₂．
（1）该平衡混合物中CO₂的体积分数为______
（2）写出该反应的化学平衡常数表达式______，并计算出平衡常数为______
（3）若使平衡向正方向移动，则下列说法中正确的是______（填序号）
①生成物的物质的量一定增加②生成物的体积分数一定增加：③反应物的转化率一定增大；④反应物的浓度一定降低；⑤正反应速率一定大于逆反应速率；⑥一定使用了催化剂．
（4）在相同条件下，若向容器中充入1mol CO₂、1mol H₂和1mol H₂O，则达到平衡时与（1）中平衡相比较，平衡应向______（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”），此时平衡混合物中CO₂的体积分数为______（提示：3的平方根为1.732）

Answer

根据三段式解题法，求出平衡时各组分的物质的量
（1）利用体积分数定义计算；
（2）化学平衡常数=生成物平衡浓度系数次方之积与反应物平衡浓度系数次方之积的比，反应在同一容器内进行，体积相同，方程式中各物质的化学计量数都是1，所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值；
（3）考虑改变什么条件，使平衡向正反应方向移动，结合选项分析解答；
（4）充入1mol CO2、lmol H2和1mol H2O，反应向逆反应进行建立平衡，等效为（1）中平衡后，再加1molH2O（g），平衡向正反应移动；
令参加反应的H2物质的量为nmol，根据三段式解题法，用n表示出平衡时各组分的物质的量，代入平衡常数k计算，据此解答．
【解析】
利用三段式法求平衡时各组分个浓度，
             CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g），
起始（mol）：1             1                  0               0
转化（mol）：                                            
平衡（mol）：1-=         1-=                         
 （1）反应前后气体的体积不变，所以平衡时，混合气体的总的物质的量为1mol+1mol=2mol，
所以平衡混合物中CO2的体积分数为=．
故答案为：
（2）化学平衡常数=生成物平衡浓度系数次方之积与反应物平衡浓度系数次方之积的比，
故该反应的平衡常数表达式k=，反应在同一容器内进行，体积相同，方程式中各物质的化学计量数都是1，所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值，所以k===4．
故答案为：k=；=4．
（3）平衡向向正方向移动，
①不论改变何条件，平衡向向正方向移动，生成物的物质的量一定增加，故①正确；
②对于多种气体参与反应，反应前后气体的体积不变的反应，并向其中大量加入一种反应物，而使平衡正向移动．生成物的物质的量增加，但百分含量完全可以减小，因为总量多了，故②错误；
③多种物质参加反应，增加一种反应物的浓度，平衡向向正方向移动，提高其它反应物的转化率，自身转化率降低，故③错误；
④多种物质参加反应，增加一种反应物的浓度，平衡向向正方向移动，其它反应物的浓度降低，自身浓度增大，故④错误；
⑤平衡向向正方向移动，正反应速率一定大于逆反应速率，故⑤正确；
⑥使用催化剂不能改变平衡移动，故⑥错误．
故选：①⑤
（4）充入1mol CO2、lmol H2和1mol H2O，反应向逆反应进行建立平衡，等效为（1）中平衡后，再加1molH2O（g），平衡向正反应移动；
令参加反应的H2物质的量为nmol，
              CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g），
起始（mol）：0         1                 1              1
转化（mol）：n         n                 n              n
平衡（mol）：n        1+n               1-n            1-n
所以=4，解得n=0.154
反应前后气体的体积不变，所以平衡时，混合气体的总的物质的量为1mol+1mol+1mol=3mol，
平衡混合物中CO2的体积分数为×100%=28.2%
故答案为：28.2%