Question

煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及熱值等問題．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

試回答下列問題
（1）上述正向反應是：

 

反應（填“放熱”或“吸熱”）
（2）若在500℃時進行，設起始時CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的平衡轉化率為：

 

．
（3）在VL密閉容器中通入10molCO和10mol水蒸氣，在T℃達到平衡，然后急速通過堿石灰，將所得混合氣體燃燒，測得放出的熱量為2842kJ（已知：CO燃燒為-283kJ/mol，H₂燃燒熱為-286/kJmol），則T℃時平衡常數(shù)K=

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,反應熱和焓變,化學平衡常數(shù)的含義

專題：化學平衡專題

分析：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應進行程度越小，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動；
（2）到達平衡時轉化率最大，令平衡時CO的濃度變化量為cmol/L，根據(jù)三段式法用c表示出平衡時各組分個濃度，再利用平衡常數(shù)列方程，求出c，再利用轉化率定義計算；
（3）CO、H₂的物質(zhì)的量各為10mol，根據(jù)燃燒放出的熱量求出CO、H₂各自的物質(zhì)的量，利用三段式法求出平衡時各組分的物質(zhì)的量，代入平衡常數(shù)計算．

解答： 解：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應進行程度越小，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，故正反應為放熱反應，
故答案為：放熱；
（2）設CO的濃度變化量為c，三段式法用c表示出平衡時各組分個濃度，
               CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：0.02    0.020     0        0
轉化（mol/L）：c       c         c        c
平衡（mol/L）：0.02-c  0.02-c    c        c
代入500℃時反應平衡常數(shù)有k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

c2

(0.02-c)2

=9，解得c=0.015，
CO的最大所以轉化率為

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%，
故答案為：75%；
（3）由方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）可知，有1molCO反應則生成1molH₂，開始通入10molCO，所以平衡時，CO、H₂的物質(zhì)的量共為10mol．則平均燃燒熱為

2842KJ

10mol

=284.2kJ/mol，
利用平均值法計算CO、H₂的物質(zhì)的量之比，設CO、H₂物質(zhì)的量為x、y；
x+y=10
283x+286y=2842
計算得到x=6mol，y=4mol；
利用三段式法求出平衡時各組分的物質(zhì)的量，
       CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：10mol   10mol       0        0
轉化：4mol   4mol       4mol      4mol
平衡：6mol    6mol      4mol      4mol
所以T℃時反應的平衡常數(shù)為K=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

4×4

6×6

=

4

9

，
故答案為：

4

9

．

點評：本題主要考查平衡計算方法，平衡常數(shù)影響因素分析和計算應用，主要是利用燃燒熱計算平衡常數(shù)的方法應用，難度較大，掌握基礎是關鍵．