题目内容
已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q,其平衡常数随温度变化如下表所示:
温度/℃ | 400 | 500 | 850 |
平衡常数 | 9.94 | 9 | 1 |
请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为: ,该反应的Q 0。
(2)850℃时在体积为10L反应器中,通入一定量的CO和H2O(g), 发生上述反应,CO和H2O(g)浓度变化如图所示,则0~4min时平均反 应速率v(CO)= 。
(3)若在500 时进行,且CO、H2O(g)的超始浓度均为0.020mol/L,该条件下,CO的最大转化率为 。
(4)若在850℃时进行,设起始时CO和H2O(g)共为1mol,其中水蒸气的体积分数为x,平衡时CO的转化率为y,试推导y随x变化的函数关系式为 。
(5)某电化学装置可实现2CO2=2CO+O2的转化,使CO重复使用。已知该反应的阳极反应为4OH—-4e—=2H2O+O2,则阴极反应式为 。
(6)有人提出可以设计反应2CO=2C+O2(ΔH>0)来消除CO的污染,请判断上述反应能否发生 (填“可能”或“不可能”),理由是 。
(1)K=; < 各1分共2分
(2)0.03 mol/(L·min) 2分
(3)75% 2分
(4)y=x 2分
(5)2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH- 2分
(6)不可能 ΔH>0吸热且ΔS<0 或依据吉布斯自由能判断 各1分共2分
解析试题分析:(1)根据平衡常数的定义可得K=,随温度升高,平衡常数减小,说明升温平衡逆向移动,正向是放热反应,Q<0,
(2)0~4min时,CO的浓度减少0.12mol/L,所以v(CO)=" 0.12mol/L/4min=0.03" mol/(L·min)
(3)500℃时,K=9,设CO的浓度减少xmol/L,则有9(0.02-x)2=x2,解得x=0.015,所以该条件下,CO的最大转化率为0.015/0.02×100%=75%
(4)850℃时,K=1,起始时CO和H2O(g)共为1mol,其中水蒸气的体积分数为x,体积分数也即物质的量分数,所以H2O(g)的物质的量为xmol,CO的物质的量为(1-x)mol,设平衡时CO转化了amol,则a2=(x-a)(1-x-a),解得a=x-x2,所以CO的转化率y= (x-x2)/ (1-x)=x
(5)电化学总反应是2CO2=2CO+O2,阳极反应为4OH—-4e—=2H2O+O2,所以阴极反应为总反应减去阳极反应,结果是2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-
(6)不可能,因为该反应属于熵减ΔS<0焓增ΔH>0的反应,不能自发进行。
考点:考查化学反应速率和化学平衡有关知识的综合应用,同时考查学生用数学知识解决化学问题的力
一定条件下铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)△H>0,1100℃时,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。
(1)下列措施中能使平衡时K增大的是___________(填序号);
A.升高温度 B.增大压强C.充入一定量COD.降低温度
(2)8分钟内,CO的平均反应速率v(CO)=___________mol/(L·min);
(3)1100℃时,2L的密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下
容器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 3molFe、2molCO2 | 4molFeO、3molCO |
CO的浓度(mol/L) | C1 | C2 |
CO2的体积分数 | ||
体系压强(Pa) | P1 | P2 |
气态反应物的转化率 |
A.B.C.P1<P2D.
②求=___________、=___________、=___________。