题目内容
煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题.
已知:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如表:
试回答下列问题:
(1)在800℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有 (选填“A、B、C、D、E”).
(2)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g)?2CO(g)平衡常数为K;
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)平衡常数为K1;CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)平衡常数为K2;则K、K1、K2之间的关系是 .
(3)在V L密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速通过碱石灰,将所得混合气体燃烧,测得放出的热量为2 842kJ(已知CO燃烧热为283kJ?mol-1,H2燃烧热为286kJ?mol-1),则T℃平衡常数K= .
已知:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如表:
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
(1)在800℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有
n(CO) | n(H2O) | n(H2) | n(CO2) | |
A | 1 | 5 | 2 | 3 |
B | 2 | 2 | 1 | 1 |
C | 3 | 3 | 0 | 0 |
D | 0.5 | 2 | 1 | 1 |
E | 3 | 1 | 2 | 1 |
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)平衡常数为K1;CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)平衡常数为K2;则K、K1、K2之间的关系是
(3)在V L密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速通过碱石灰,将所得混合气体燃烧,测得放出的热量为2 842kJ(已知CO燃烧热为283kJ?mol-1,H2燃烧热为286kJ?mol-1),则T℃平衡常数K=
考点:化学平衡的影响因素,化学平衡常数的含义,化学平衡的计算
专题:化学平衡专题
分析:(1)由表可知,温度越高,平衡常数越小,反应进行程度越小,平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热方向移动;反应在同一容器内进行,体积相同,方程式中各物质的化学计量数都是1,所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值,求出此时的浓度商Qc,平衡向正反应方向移动,浓度商小于平衡常数;
(2)根据化学平衡常数的定义进行解答;
(3)CO、H2的物质的量各为10mol,根据燃烧放出的热量求出CO、H2各自的物质的量,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入平衡常数计算.
(2)根据化学平衡常数的定义进行解答;
(3)CO、H2的物质的量各为10mol,根据燃烧放出的热量求出CO、H2各自的物质的量,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入平衡常数计算.
解答:
解:(1)由表可知,温度越高,平衡常数越小,反应进行程度越小,平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热方向移动,故正反应为放热反应;反应在同一容器内进行,体积相同,方程式中各物质的化学计量数都是1,所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值,800℃时反应平衡常数为1.
A、Q=
=
,大于1,反应向逆反应进行,故A错误;
B、Q=
=
,小于1,反应向正反应进行,故B正确;
C、开始只有CO、H2,反应向正反应进行,故C正确;
D、Q=
=1,处于平衡状态,故D错误;
E、Q=
=
,小于1,反应向正反应进行,故E正确;
故答案为:BCE;
(2)反应①C(s)+CO2(g)?2CO(g)平衡常数K=
;
反应②C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)平衡常数K1=
,
反应③CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g) 平衡常数K2=
,
反应②-反应③得反应①,所以K=
.
故答案为:
;
(3)由方程式CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)可知,有1molCO反应则生成1molH2,开始通入10molCO,所以平衡时,CO、H2的物质的量共为10mol.则平均燃烧热为
=284.2kJ/mol,
利用平均值法计算CO、H2的物质的量之比,设CO、H2物质的量为x、y;
x+y=10
283x+286y=2842
计算得到x=6mol,y=4mol;
利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,
CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),
起始:10mol 10mol 0 0
转化:4mol 4mol 4mol 4mol
平衡:6mol 6mol 4mol 4mol
所以T℃时反应的平衡常数为K=
=
=
,
故答案为:
.
A、Q=
2×3 |
1×5 |
6 |
5 |
B、Q=
1×1 |
2×2 |
1 |
4 |
C、开始只有CO、H2,反应向正反应进行,故C正确;
D、Q=
1×1 |
0.5×2 |
E、Q=
2×1 |
3×1 |
2 |
3 |
故答案为:BCE;
(2)反应①C(s)+CO2(g)?2CO(g)平衡常数K=
c2(CO) |
c(CO2) |
反应②C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)平衡常数K1=
c(H2)c(CO) |
c(H2O) |
反应③CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g) 平衡常数K2=
c(H2)c(CO2) |
c(CO)c(H2O) |
反应②-反应③得反应①,所以K=
K1 |
K2 |
故答案为:
K1 |
K2 |
(3)由方程式CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)可知,有1molCO反应则生成1molH2,开始通入10molCO,所以平衡时,CO、H2的物质的量共为10mol.则平均燃烧热为
2842KJ |
10mol |
利用平均值法计算CO、H2的物质的量之比,设CO、H2物质的量为x、y;
x+y=10
283x+286y=2842
计算得到x=6mol,y=4mol;
利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,
CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),
起始:10mol 10mol 0 0
转化:4mol 4mol 4mol 4mol
平衡:6mol 6mol 4mol 4mol
所以T℃时反应的平衡常数为K=
c(H2)c(CO2) |
c(CO)c(H2O) |
4×4 |
6×6 |
4 |
9 |
故答案为:
4 |
9 |
点评:本题主要考查平衡常数及其计算、影响化学平衡的因素、化学平衡的标志.主要是利用燃烧热计算平衡常数的方法应用,难度较大,掌握基础是关键.
练习册系列答案
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