Question

16．已知可逆反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），達到平衡時，K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$，K是常數(shù)，只與溫度有關，與濃度無關．
（1）830K時，若起始時c（CO）=2mol•L^-1，?c（H₂O）=3mol•L^-1，平衡時CO的轉化率為60%，水蒸氣的轉化率為40%；K值為1．
（2）830K時，若只將起始時c（H₂O）改為6mol•L^-1，則水蒸氣的轉化率為25%．
（3）若830K時，起始濃度c（CO）=a mol•L^-1，c（H₂O）=b mol•L^-1，H₂的平衡濃度c（H₂）=c mol•L^-1?
①a、b、c之間的關系式是$\frac{c×c}{（a-c）×（b-c）}$=1；
②當a=b時，a=2c．

Answer 1

分析 （1）830K時，若起始時c（CO）=2mol•L^-1，?c（H₂O）=3mol•L^-1，平衡時CO的轉化率為60%，CO濃度變化量為2mol/L×60%=1.2mol/L，則：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：2      3         0       0
變化濃度（mol/L）：1.2    1.2       1.2     1.2
平衡濃度（mol/L）：0.8    1.8       1.2     1.2
轉化率=$\frac{濃度變化量}{起始濃度}$×100%，將平衡濃度代入K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$計算；
（2）溫度不變，K值不變，830K時，若只將起始時c（H₂O）改為6mol•L^-1，假設平衡時CO濃度變化量為xmol/L，表示出平衡時各組分濃度，再利用平衡常數(shù)列方程計算解答；
（3）溫度不變，K值不變，用c表示出平衡時各組分濃度，再利用平衡常數(shù)列方程計算解答．

解答 解：（1）830K時，若起始時c（CO）=2mol•L^-1，?c（H₂O）=3mol•L^-1，平衡時CO的轉化率為60%，CO濃度變化量為2mol/L×60%=1.2mol/L，則：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：2      3        0       0
變化濃度（mol/L）：1.2    1.2      1.2     1.2
平衡濃度（mol/L）：0.8    1.8      1.2     1.2
水蒸氣的轉化率為$\frac{1.2mol/L}{3mol/L}$×100%=40%；K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{1.2×1.2}{0.8×1.8}$=1，
故答案為：40%；1；
（2）830K時，若只將起始時c（H₂O）改為6mol•L^-1，假設平衡時CO濃度變化量為xmol/L，則：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：2       6        0      0
變化濃度（mol/L）：x       x        x      x 
平衡濃度（mol/L）：2-x     6-x      x      x
溫度不變，K不變，則$\frac{x×x}{（2-x）×（6-x）}$=1，解得x=1.5，故水蒸氣的轉化率為$\frac{1.5mol/L}{6mol/L}$×100%=25%，
故答案為：25%；
（3）①若830K時，起始濃度c（CO）=a mol•L^-1，c（H₂O）=b mol•L^-1，H₂的平衡濃度c（H₂）=c mol•L^-1，則：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：a      b        0       0
變化濃度（mol/L）：c      c        c       c
平衡濃度（mol/L）：a-c    b-c      c       c
溫度不變，K不變，則$\frac{c×c}{（a-c）×（b-c）}$=1，
故答案為：$\frac{c×c}{（a-c）×（b-c）}$=1；
②當a=b時，則$\frac{{c}^{2}}{（a-c）^{2}}$=1，則a=2c，故答案為：2．

點評 本題考查化學平衡計算，涉及平衡常數(shù)應用，化學平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應進行的程度，2、判斷反應的熱效應，3、判斷反應進行的方向，4、計算轉化率等．