题目内容

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比等问题.已知:CO (g)+H2O (g)?H2 (g)+CO2 (g)平衡常数K随温度的变化如下表:
温度/℃400500800
平衡常数K9.9491
回答下列问题
(1)该反应的平衡常数表达式K=
 
,△H=
 
0(填“<”、“>”、“=”)
(2)已在一定温度下,C(s)+CO2 (g)?2CO (g)平衡常数K1;
C (s)+H2O(g)?CO(g)+H2 (g)平衡常数K2则K、K1、K2,之间的关系是
 
;
(3)800℃时,向一个10L的恒容反应器中充入0.40molCO和1.60mol水蒸气,经一段时间后反应达到平衡,此时CO的转化率为
 
:若保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.10molCO和0.40molCO2,此时v正
 
v逆 (填“>”、“=”或“<”).
考点:化学平衡的计算,化学平衡的影响因素
专题:化学平衡专题
分析:(1)根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,根据平衡常数随温度的变化进行判断;
(2)根据化学平衡常数表达式计算解答;
(3)令CO的浓度变化为c,用三段式表示出各物质变化的浓度、平衡时的浓度,再根据平衡常数计算,比较浓度商与平衡常数K的关系.
解答: 解:(1)平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,故K=
c(CO2)c(H2)
c(CO)c(H2O)
,依据图表数据分析,升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,故正反应为放热反应;
故答案为:K=
c(CO2)c(H2)
c(CO)c(H2O)
;<;
(2))①C(s)+CO2(g)?2CO(g)平衡常数K1;
②C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)平衡常数K2;
③CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)平衡常数K;
③=②-①,故K=
K2
K1
,
故答案为:K=
K2
K1
;
(3)对于反应 CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),
开始(mol/L):0.04 0.16        0         0
变化(mol/L):c     c          c         c
平衡(mol/L):0.04-c 0.16-c    c        c
所以
c×c
(0.04-c)(0.16-c)
=9,解得c=0.032
所以CO的转化率为
0.032mol/L
0.04mol/L
×100%=80%.
则平衡时各量为:
对于反应     CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),
开始(mol/L):0.04  0.16       0       0
变化(mol/L) 0.032  0.032     0.032   0.032
平衡(mol/L):0.008 0.128     0.032   0.032
改变后的量为:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),
改变后(mol/L):0.018  0.128     0.032    0.072
Qc=
0.032×0.072
0.018×0.128
=1=K,所以平衡不移动,
故答案为:80%;=.
点评:本题考查平衡常数及其相关计算、平衡移动原理、平衡标志的判断等,根据平衡常数求转化率,题目难度中等,试题侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力.
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