Question

【題目】在一定溫度下，將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中，發生如下反應：

CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。

(1)該反應的化學平衡常數表達式K＝________。

(2)已知在700 ℃時，該反應的平衡常數K1＝0.5，則該溫度下反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數K2＝________

(3)已知在1000 ℃時，該反應的平衡常數K3＝1.0，則該反應為_________反應(填“吸熱”或“放熱”)。

(4)在1 000 ℃下，從開始到20s時反應達到平衡狀態，則CO濃度為____________mol/L，CO2的轉化率為____________。此溫度下，若某時刻CO2的物質的量為2 mol，則此時v正______________v逆(填“>”、“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】(1) (2)2 (3)吸熱 (4) 0.6 40% >

【解析】

試題分析：（1）化學平衡常數是達到平衡狀態，生成物濃度的冪之積與反應物濃度的冪之積的比值，即K=[c(CO)×c(H2O)]/[c(CO2)×c(H2)]；

（2）該溫度下反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數K2＝[c(CO2)×c(H2)]/ [c(CO)×c(H2O)]=1/K1=1/0.5=2。

（3）1000℃，K3=1.0>K1=0.5（700℃），說明升高溫度平衡向正反應方向進行，根據勒夏特列原理，正反應方向是吸熱反應。

（4）1000℃下，從開始到20s時反應達到平衡狀態，設CO的平衡濃度為x mol/L，則CO2為1.5-x，H2為1-x，水蒸汽為x，K=[x×x]/[(1.5-x)×(1-x)]=1，解得x=0.6；CO2的轉化率為0.6÷1.5×100%=40%；此溫度下，若某時刻CO2的物質的量為2mol，則H2、CO、H2O的物質的量為1mol，此時的濃度商Q=0.5<1，說明反應向正反應方向進行，則此時v正 > v逆。