Question

一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），已知CO（g）和H₂O（g）的起始濃度均為2mol?L^-1，經(jīng)測(cè)定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K=1，試判斷：
（1）當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為25%時(shí)，該反應(yīng)是否達(dá)到平衡，若未達(dá)到平衡，向哪個(gè)方向進(jìn)行？
（2）達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為多少？
（3）當(dāng)CO的起始濃度仍為2mol?L^-1，H₂O（g）的起始濃度為6mol?L^-1，求平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到某個(gè)狀態(tài)時(shí)的濃度熵和化學(xué)平衡常數(shù)之間的大小關(guān)系來回答；
（2）根據(jù)三行式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；
（3）根據(jù)三行式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為25%時(shí)，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
              初始濃度：2       2         0        0
              變化濃度：0.5      0.5      0.5      0.5
              末態(tài)濃度：1.5       1.5     0.5       0.5
此時(shí)濃度熵Qc=

0.5×0.5

1.5×1.5

=

1

9

＜1，所以不是平衡狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)會(huì)向正向進(jìn)行．
答：不是平衡狀態(tài)，會(huì)向正方向進(jìn)行；
（2）設(shè)達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為x
                          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
              初始濃度：2       2         0        0
              變化濃度：x       x          x       x 
              末態(tài)濃度：2-x      2-x         x      x
則

x2

(2-x)2

=1，解得x=1，CO的轉(zhuǎn)化率為

1

2

×100%=50%．
答：CO的轉(zhuǎn)化率是50%；
（3）當(dāng)CO的起始濃度仍為2mol?L^-1，H₂O（g）的起始濃度為6mol?L^-1，設(shè)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率是x
                          CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
              初始濃度：2      6         0        0
              變化濃度：x       x          x       x 
              末態(tài)濃度：2-x      6-x         x      x
則

x2

(2-x)(6-x)

=1，解得x=1.5，所以CO的轉(zhuǎn)化率為

1.5

2

×100%=75%．
答：平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為75%．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及化學(xué)平衡常數(shù)以及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算知識(shí)，注意三行式的計(jì)算方法的應(yīng)用是關(guān)鍵，難度不大．