Question

在一定温度下，将3 mol CO₂和2 mol H₂混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：

CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g)。

(1)该反应的化学平衡常数表达式K＝________。

(2)已知在700 ℃时，该反应的平衡常数K₁＝0.5，则该温度下反应CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)的平衡常数K₂＝________

(3)已知在1000 ℃时，该反应的平衡常数K₃＝1.0，则该反应为_________反应(填“吸热”或“放热”)。

(4)在1 000 ℃下，从开始到20s时反应达到平衡状态，则CO浓度为____________mol/L，CO₂的转化率为____________。此温度下，若某时刻CO₂的物质的量为2 mol，则此时v_正______________v_逆(填“>”、“＝”或“<”)。

Answer

(1) (2)2 (3)吸热 (4) 0.6 40% >

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是达到平衡状态，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，即K=[c(CO)×c(H2O)]/[c(CO2)×c(H2)]；

（2）该温度下反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K2＝[c(CO2)×c(H2)]/ [c(CO)×c(H2O)]=1/K1=1/0.5=2。

（3）1000℃，K3=1.0>K1=0.5（700℃），说明升高温度平衡向正反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向是吸热反应。

（4）1000℃下，从开始到20s时反应达到平衡状态，设CO的平衡浓度为x mol/L，则CO2为1.5-x，H2为1-x，水蒸汽为x，K=[x×x]/[(1.5-x)×(1-x)]=1，解得x=0.6；CO2的转化率为0.6÷1.5×100%=40%；此温度下，若某时刻CO2的物质的量为2mol，则H2、CO、H2O的物质的量为1mol，此时的浓度商Q=0.5<1，说明反应向正反应方向进行，则此时v正 > v逆。

考点：考查化学平衡常数、判断达到化学平衡的标志、化学平衡计算等知识。