Question

美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產物甲烷來制取氫氣，其生產流程如下圖：

(1)此流程的第Ⅱ步反應為：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，該反應的化學平衡常數表達式為K＝________；反應的平衡常數隨溫度的變化如下表。

溫度/℃	400	500	830	1000
平衡常數K	10	9	1	0.6

從上表可以推斷：此反應是________(填“吸”“放”)熱反應。

在830℃下，若開始時向恒容密閉容器中充入CO與H2O均為1 mol，則達到平衡后CO的轉化率為__________。

(2)此流程的第Ⅱ步反應CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)，在830℃，以下表的物質的量(單位為mol)投入恒容反應器發(fā)生上述反應，其中反應開始時，向正反應方向進行的有__________(填實驗編號)。

實驗編號	n(CO)	n(H2O)	n(H2)	n(CO2)
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	0.5	2	1	1

(3)在一個不傳熱的固定容積的容器中，判斷此流程的第Ⅱ步反應達到平衡的標志是________(填序號)。

①體系的壓強不再發(fā)生變化�、诨旌蠚怏w的密度不變

③混合氣體的平均相對分子質量不變　④各組分的物質的量濃度不再改變�、蒹w系的溫度不再發(fā)生變化

⑥v(CO2正)＝v(H2O逆)

(4)右圖表示此流程的第Ⅱ步反應在時刻t1達到平衡、在時刻t2分別因改變某個條件而發(fā)生變化的情況：圖中時刻t2發(fā)生改變的條件是__________(寫出兩種)。

Answer 1

解析：(1)由平衡常數定義可直接寫出反應的平衡常數表達式；由表中數據可知，升高溫度，K變小，說明反應逆向進行，即正反應為放熱反應；在830℃時，K＝1，故可利用K可求出平衡時CO轉化0.5 mol，即CO的轉化率為50%。

(2)將表中數據帶入K的表達式，只有B組數據K<1(830℃，K＝1)，故起始時反應正向進行的只有B組。

(3)因反應是氣體體積不變的反應，故在體積固定的密閉容器中進行該反應，無論是否平衡，混合氣體密度、平均相對分子質量、容器內壓強等都不變；④⑥說法由平衡態(tài)定義可知一定能說明反應達到平衡；體系的溫度不再發(fā)生變化，間接地說明各反應物質的濃度不變。

(4)在t2時CO2與CO在原平衡態(tài)的基礎上分別為增多和減少，說明反應正向移動，故可采取方式有降低溫度或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量等。

答案：(1)　放　50%

(2)B　(3)④⑤⑥

(4)降低溫度或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量