Question

【題目】在一固定容積的密閉容器中進行著如下反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其平衡常數K和溫度t的關系：

t℃	700	800	850	1000	1200
K	2.6	1.7	1.0	0.9	0.6

（1）K的表達式為：_________；

（2）該反應的正反應為_________反應（“吸熱”或“放熱”）；

（3）下列選項中可作為該反應在850℃時已經達到化學平衡狀態的標志的是：_________。

A．容器中壓強不再變化 B．混合氣體中CO濃度不再變化

C．混合氣體的密度不再變化 D．c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O)

（4）當溫度為850℃，某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量見表：

CO	H2O	CO2	H2
0.5mol	8.5mol	2.0mol	2.0mol

此時上述的反應中正、逆反應速率的關系式是_________（填代號）。

A．v(正)＞v(逆) B．v(正)＜v(逆) C．v(正)＝v(逆) D．無法判斷

（5）在700℃通過壓縮體積增大氣體壓強，則該反應中H2(g)的轉化率_________（“增大”、“減小”或“不變”）；工業生產中，通過此方法使容器內氣體壓強增大以加快反應，卻意外發現H2(g)的轉化率也顯著提高，請你從平衡原理解釋其可能原因是__________________________________________。

Ⅱ.設在容積可變的密閉容器中充入10molN2(g)和10molH2(g)，反應在一定條件下達到平衡時，NH3的體積分數為0.25。

（6）求該條件下反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數__________。（設該條件下，每1mol氣體所占的體積為VL）上述反應的平衡時，再充入10mol的N2，根據計算，平衡應向什么方向移動?[需按格式寫計算過程，否則答案對也不給分]__________。

Answer 1

【答案】 放熱 B、D B 不變 壓強增大使水蒸氣液化，平衡向右移動 8V2(mol·L-1)-2 平衡向逆反應方向移動

【解析】

根據平衡常數隨溫度的變化規律分析反應的熱效應，根據化學平衡狀態的特征分析達到化學平衡狀態的標志，根據平衡移動原理分析化學平衡影響化學平衡移動的因素，根據濃度商與平衡常數的關系分析平衡移動的方向。

（1）根據化學平衡常數的定義，可以寫出該反應的K的表達式為；

（2）由表中數據可知，該反應的平衡常數隨著溫度的升高而減小，說明升高溫度后化學平衡向逆反應方向移動，故該反應的正反應為放熱反應；

（3）A．該反應在建立化學平衡的過程中，氣體的分子數不發生變化，故容器內的壓強也保持不變，因此，無法根據容器中壓強不再變化判斷該反應是否達到平衡；

B．混合氣體中CO濃度不再變化，說明正反應速率等于逆反應速率，該反應達到化學平衡狀態；

C．由于容器的體積和混合氣體的質量在反應過程中均保持不變，故混合氣體的密度一直保持不變，因此，無法根據混合氣體的密度不再變化判斷該反應是否到達化學平衡狀態；

D．由表中數據可知，該反應在850℃時K=1，當c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O) 時，=1=K，故可以據此判斷該反應到達化學平衡狀態。

綜上所述，可以作為該反應在850℃時已經達到化學平衡狀態的標志的是B、D。

（4）當溫度為850℃，由于反應前后氣體的分子數不變，故可以根據某時刻該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量的數據求出Qc==＞1(該溫度下的平衡常數)，因此，此時上述的反應正在向逆反應方向進行，故v(正)＜v(逆)，選B。

（5）在700℃通過壓縮體積增大氣體壓強，由于反應前后氣體的分子數不變，則該化學平衡不移動，故H2(g)的轉化率不變；工業生產中，通過此方法使容器內氣體壓強增大以加快反應，卻意外發現H2(g)的轉化率也顯著提高，根據平衡移動原理分析，其可能原因是：壓強增大使水蒸氣液化，正反應成為氣體分子數減少的方向，故化學平衡向右移動。

Ⅱ. （6）在容積可變的密閉容器中充入10molN2(g)和10molH2(g)，反應在一定條件下達到平衡時，NH3的體積分數為0.25。設氮氣的變化量為x mol，則氫氣和氨氣的變化量分別為3x和2x，，解之得x=2，則N2(g)、H2(g)、NH3(g)的平衡量分別為8mol、4mol、4mol。由于該條件下每1mol氣體所占的體積為VL，則在平衡狀態下，氣體的總體積為16VL，故該條件下該反應的平衡常數為8V2(mol·L-1)-2。上述反應平衡時，再充入10mol的N2，則容器的體積變為26VL，此時，Qc=9.4V2(mol·L-1)-2＞K，故平衡向逆反應方向移動。