Question

【题目】焦炭是重要的工业原材料。

(1)已知在一定温度下，C(s)+CO2(g) 2CO(g) 平衡常数K1；C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 平衡常数K2 ；CO(g)+H2O（g) H2(g)+CO2(g) 平衡常数K。则K、K1、K2,之间的关系是__________。

(2)用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g) ΔH，向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒温（反应温度分别为400℃、T ℃、400℃）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min	0	40	80	120	160
n(NO)（甲容器）/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(NO)（乙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00
n(NO)（丙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45

①甲容器中，0～40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_____________ ；

②该反应的平衡常数表达式为__________________；400℃，该反应的平衡常数为_______；

③乙容器的反应温度T____400 ℃（填“>”“<”或“=”）

④丙容器达到平衡时，NO的转化率为___________；平衡时CO2的浓度为________。

⑤在恒容密闭容器中加入焦炭并充入NO气体，下列图像正确且能说明反应达到平衡状态的是___。

Answer 1

【答案】K=K2/K1 0.0125molL-1min-1 c(N2)c(CO2)/c(NO)2 0.5625 > 60% 0.3mol·L-1 A

【解析】

（1）根据三个反应的平衡常数表达式可判断平衡常数之间的关系；

（2）①根据数据，计算0～40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率；

②依据反应式2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g)，平衡常数表达式为c(N2)c(CO2)/c(NO)2；

列出三行式，求该反应的平衡常数为；

③根据数据，在400℃时，甲丙容器，丙的充入量为甲的一半，随着反应的进行，在各个时间段内NO的浓度比甲的一半还要大，说明该反应为放热反应。再比较甲和乙，开始充入量相同，乙容器达到平衡时间短，反应快，且平衡时NO含量乙比甲多，说明温度比甲容器的高，升温平衡向逆反应方向移动，所以乙容器的反应温度T>400 ℃,

④由反应式2NO(g)+ C(s)N2(g) +CO2(g)可知，

该反应为气体分子数不变的反应，改变压强不能使平衡发生移动，甲丙两容器建立等温等容条件下的等效平衡，NO的转化率和甲容器平衡时转化率相同；平衡时CO2的浓度为甲容器的一半。

⑤可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的物理量不变，以此分析。

（1）反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)中K1=，

反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)中K2=，

反应CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）中K=，所以K= K=K2/K1，
故答案为：K=K2/K1；

（2）①根据数据，甲容器中，0～40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)==0.0125molL-1min-1；

故答案为：0.0125molL-1min-1。

②依据反应式2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g)，平衡常数表达式为c(N2)c(CO2)/c(NO)2；400℃，甲容器120min时达到平衡，

2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g)

起始量(mol) 2.00 0 0

转化量(mol) 1.20 0.60 0.60

平衡量(mol) 0.80 0.60 0.60

则该反应的平衡常数为=0.5625；

故答案为：0.5625。

③根据数据，在400℃时，甲丙容器，丙的充入量为甲的一半，随着反应的进行，在各个时间段内NO的浓度比甲的一半还要大，说明该反应为放热反应。再比较甲和乙，开始充入量相同，乙容器达到平衡时间短，反应快，且平衡时NO含量乙比甲多，说明温度比甲容器的高，升温平衡向逆反应方向移动，所以乙容器的反应温度T>400 ℃,

故答案为：>。

④由反应式2NO(g)+ C(s)N2(g) +CO2(g)可知，

该反应为气体分子数不变的反应，改变压强不能使平衡发生移动，甲丙两容器建立等温等容条件下的等效平衡，NO的转化率和甲容器平衡时转化率相同，为100%=60%；平衡时CO2的浓度为甲容器的一半，为=0.3mol/L。

故答案为：60% ；0.3mol·L-1。

⑤可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的物理量不变，

A.N2的百分含量不变，说明达到平衡状态，故A选；

B.焓变对于确定的反应是恒定量，不能作为达到平衡的标志，故B不选；

C. 根据反应式2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g)，平均摩尔质量M=，气体总物质的量不变，气体质量增加，所以气体平均摩尔质量应增大。故C不选；

D．CO2的浓度开始应为0，后来增加，故图像不正确，故D不选。

故答案为：A。