Question

低碳经济呼唤新能源和清洁环保能源．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	400	500	850
平衡常数	9.94	9	1

请回答下列问题：
（1）上述正反应方向是

放热

反应（填“放热”或“吸热”）．
（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）浓度变化如下表，则0～4min的平均反应速率v（CO）=

0.03

mol/（L?min）
850℃（或t₁℃）时物质浓度（mol/L）的变化

时  间（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	C1	C2	C3	C3
4	C1	C2	C3	C3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

（3）若t₁℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化仍如如上表所示．
①t₁℃时表中C₁数值

大于

0.08mol/L （填大于、小于或等于）．
②反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，可能的原因是

D

（单选），表中5min～6min之间数值发生变化，可能的原因是

A

（单选）．
A．增加水蒸气       B．降低温度      C．使用催化剂         D．增加氢气浓度
（4）若在500℃时进行，若CO、H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的最大转化率为：

75%

．

Answer 1

分析：（1）由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，正反应为放热反应；
（2）由表中数据可知，3min、4min时，反应混合物对应物质的浓度不变，处于与平衡状态，令CO的浓度变化量为x mol/L，利用三段式表示出平衡时各组分的平衡浓度，根据平衡常数列方程计算x的值，再根据v=

△c

△t

计算；
（3）①根据（2）的计算可知850℃时平衡时CO的浓度，升高温度平衡向逆反应方向移动，据此判断；
②反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，根据平衡移动原理，结合选项判断；
由表中数据可知，5min～6minCO的浓度降低，CO₂浓度增大，浓度变化都是0.02mol/L，说明平衡向正反应移动，而水的浓度增大0.05mol/L，应是增大水蒸气的浓度；
（4）到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为ymol/L，利用三段式用y表示平衡时各组分的浓度，代入平衡常数计算y的值，再根据转化率定义计算．

解答：解：（1）由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，则正反应为放热反应，故答案为：放热；
（2）由表中数据可知，3min、4min时，反应混合物对应物质的浓度不变，处于与平衡状态，令CO的浓度变化量为x mol/L，则：
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
开始（mol/L）：0.2    0.3      0      0
变化（mol/L）：x        x       x      x
平衡（mol/L）：0.2-x   0.3-x    x      x
故

x×x

(0.2-x)×(0.3-x)

=1，解得x=0.12
故v（CO）=

0.12mol/L

4min

=0.03mol/（L．min），
故答案为：0.03；
（3）①根据（2）的计算可知850℃时平衡时CO的浓度为0.2mol/L-0.12mol/L=0.08mol/L，升高温度平衡向逆反应方向移动，故CO的浓度大于0.08mol/L，
故答案为：大于；
②反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，增大水蒸气的浓度，平衡向正反应移动，降低温度平衡向正反应移动，使用催化剂平衡不移动，增大氢气的浓度，平衡向逆反应移动，故4min～5min改变条件为增大氢气的浓度，
由表中数据可知，5min～6minCO的浓度降低，CO₂浓度增大，浓度变化都是0.02mol/L，说明平衡向正反应移动，而水的浓度增大0.05mol/L，应是增大水蒸气的浓度，
故答案为：D，A；
（4）到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为ymol/L，则：
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
开始（mol/L）：0.02    0.02      0      0
变化（mol/L）：y         y       y      y
平衡（mol/L）：0.02-y   0.02-y   y      y
故

y×y

(0.02-y)×(0.02-y)

=9，解得x=0.015
故CO的转化率为

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%
故答案为：75%．

点评：考查化学平衡的有关计算及影响因素、化学平衡常数的有关计算等，难度中等，注意（4）中利用平衡常数进行转化率的计算．