Question

在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

．
（2）該反應(yīng)為

吸熱

反應(yīng)（選填“吸熱”、“放熱”）．
（3）若 830℃時(shí)，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反應(yīng)達(dá)到平衡后，其化學(xué)平衡常數(shù)K

等于

1.0（選填“大于”、“小于”、“等于”）
（4）若1200℃時(shí)，在某時(shí)刻該容器中CO₂、H₂、CO、H₂O的濃度分別為2mol?L^-1、2mol?L^-1、4mol?L^-1、4mol?L^-1，則此時(shí)上述反應(yīng)的平衡移動(dòng)方向?yàn)?!--BA-->

逆反應(yīng)方向

．（選填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”、“不移動(dòng)”）
（5）科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的方法研究．目前合成氨的技術(shù)原理為：
 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol 
該反應(yīng)的能量變化如圖所示．
①在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E₂的變化是：

減小

．（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②將一定量的N₂（g）和H₂（g）放入2L的密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa下發(fā)生如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
5分鐘后達(dá)到平衡，測得N₂為0.2mol，H₂為0.6mol，NH₃為0.2mol．氮?dú)獾钠骄�反�?yīng)速率v（N₂）=

0.01mol/L?min

，H₂的轉(zhuǎn)化率是

33.3%

．
③欲提高②容器中H₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施一定可行的是

ACD

．
A．增大壓強(qiáng)
B．改變反應(yīng)的催化劑
C．液化生成物分離出氨
D．向容器中按原比例再充入原料氣
E．升高溫度．

Answer 1

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是用平衡狀態(tài)下生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物的冪次方乘積；
（2）平衡常數(shù)隨溫度變化，溫度越高，平衡常數(shù)越大，升溫，平衡正向進(jìn)行，根據(jù)化學(xué)平衡的移動(dòng)原理分析判斷；
（3）平衡常數(shù)只隨溫度變化；
（4）計(jì)算濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（5）①催化劑降低反應(yīng)的活化能；
②依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算平衡量；依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算結(jié)果；
③根據(jù)影響化學(xué)平衡的影響條件分析判斷，平衡向正向進(jìn)行，增大另一種物質(zhì)的濃度會(huì)提高氫氣轉(zhuǎn)化率；

解答：解：（1）在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），平衡常數(shù)的計(jì)算式根據(jù)概念書寫計(jì)算式為：K=

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

；
故答案為：

[CO]?[H2O]

[CO2]?[H2]

；
（2）圖表中平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明溫度升高平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；
（3）若 830℃時(shí)，向容器中充入1mol CO、5mol H₂O，反應(yīng)達(dá)到平衡后，溫度不變，平衡常數(shù)不變，其化學(xué)平衡常數(shù)為1，故答案為：等于；
（4）若1200℃時(shí)，K=2.6，在某時(shí)刻該容器中CO₂、H₂、CO、H₂O的濃度分別為2mol?L^-1、2mol?L^-1、4mol?L^-1、4mol?L^-1，濃度商=

C(CO)?C(H2O)

C(CO2)?C(H2)

=

4mol/L×4mol/L

2mol/L×2mol/L

=4＞2.6；說明反應(yīng)逆向進(jìn)行，故答案為：逆反應(yīng)方向；
（5）①在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，降低了反應(yīng)的活化能，依據(jù)圖示方向可知E₂減小，故答案為：減小；
②將一定量的N₂（g）和H₂（g）放入2L的密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa下發(fā)生反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）5分鐘后達(dá)到平衡，測得N₂為0.2mol，H₂為0.6mol，NH₃為0.2mol．
依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算：起始量=平衡量+變化量
               N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mmol） 0.3      0.9        0    
變化量（mol） 0.1      0.3        0.2
平衡量（mol） 0.2      0.6         0.2
氮?dú)獾钠骄�反�?yīng)速率v（N₂）=

0.1mol 2L

5min

=0.01mol/L?min；
H₂的轉(zhuǎn)化率=

0.3mol

0.9mol

×100%=33.3%
③欲提高②容器中H₂的轉(zhuǎn)化率，
A、增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行移動(dòng)，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故A符合；
B、改變反應(yīng)的催化劑，不改變化學(xué)平衡，不能提高氫氣轉(zhuǎn)化率，故B不符合；
C、液化生成物分離出氨，減少生成物，平衡正向進(jìn)行，提高氫氣轉(zhuǎn)化率，故C符合；
D、向容器中按原比例再充入原料氣，相當(dāng)于增大容器內(nèi)的壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，故D符合；
E、依據(jù)圖象分析可知，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故E不符合；
故選ACD．
故答案為：ACD．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、分析、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，影響平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的因素的應(yīng)用，化學(xué)平衡的三段式計(jì)算方法，轉(zhuǎn)化率計(jì)算、反應(yīng)速率計(jì)算的概念應(yīng)用，綜合性較大，題目難度中等．