Question

低碳經(jīng)濟(jì)呼喚新能源和清潔環(huán)保能源．煤化工中常需研究不同溫度下的平衡常數(shù)、投料比及熱值等問(wèn)題．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	850
平衡常數(shù)	9.94	9	1

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）該反應(yīng)逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
（2）上述正反應(yīng)方向是

 

反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．
（3）850℃時(shí)在體積為10L反應(yīng)器中，通入一定量的CO和H₂O（g）發(fā)生上述反應(yīng)，CO和H₂O（g）濃度變化如圖，則0～4min的平均反應(yīng)速率v（CO）=

 

mol?L^-1?min^-1．
（4）t₁℃（高于850℃）時(shí)，在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如表．
①表中3min～4min之間反應(yīng)處于

 

狀態(tài)；C₁數(shù)值

 

0.08mol?L^-1（填大于、小于或等于）．
②反應(yīng)在4min～5min，平衡向逆方向移動(dòng)，可能的原因是

 

（單選），表中5min～6min之間數(shù)值發(fā)生變化，可能的原因是

 

（單選）．
A．增加水蒸氣B．降低溫度  C．使用催化劑D．增加氫氣濃度
（5）若在500℃時(shí)進(jìn)行，若CO、H₂O的起始濃度均為0.020mol?L^-1，在該條件下，CO的最大轉(zhuǎn)化率為：

 

．

時(shí)間（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c3[m]
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積解答；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)隨溫度的變化進(jìn)行判斷；
（3）根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算反應(yīng)速率；
（4）根據(jù)濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響分析；
（5）到達(dá)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最大，令平衡時(shí)CO的濃度變化量為cmol/L，根據(jù)三段式法用c表示出平衡時(shí)各組分個(gè)濃度，再利用平衡常數(shù)列方程，求出c，再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算．

解答： 解：（1）CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）逆反應(yīng)為：H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g），平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，故K=

c(CO)?c(H2O)

c(CO2)?c(H2)

，故答案為：

c(CO)?c(H2O)

c(CO2)?c(H2)

；
（2）升高溫度，平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
（3）v（CO）=

△c

△t

=（0.2-0.08）÷4=0.03mol/（L?min），故答案為：0.03mol/（L?min）；
（4）①在高于850℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，一定在4min前達(dá)到化學(xué)平衡，另外從表中可看出反應(yīng)在3min和4min時(shí)的各物質(zhì)濃度相同，故3min-4min之間反應(yīng)應(yīng)處于平衡狀態(tài)．由于是放熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，C₁數(shù)值應(yīng)大于0.08 mol/L，
故答案為：平衡；大于；
②反應(yīng)在4min-5min間，平衡向逆方向移動(dòng)可能是升高溫度、增大生成物濃度、減少反應(yīng)物濃度等因素引起，故選D．
表中5min-6min之間CO濃度減少，H₂O濃度增大，CO₂濃度增大，只有增加水蒸氣，使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故選A，
故答案為：D；A；
（5）設(shè)CO的濃度變化量為c，則
     CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：0.02     0.02           0           0
轉(zhuǎn)化：c        c             c            c
平衡：0.02-c   0.02-c         c            c
代入500℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)有k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

c×c

(0.02-c)×(0.02-c)

=9，解得c=0.015，
CO的最大所以轉(zhuǎn)化率為

0.015

0.2

×100%=75%，
故答案為：75%．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡移動(dòng)的影響因素、轉(zhuǎn)化率等知識(shí)，題目難度中等，注意平衡常數(shù)只受溫度的影響，注意（5）中利用平衡常數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化率的計(jì)算．