Question

（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示反应物的转化率越

 

（填“大”“小”或“可能增大也可能减小”），K值大小与温度的关系是：温度升高，K值

 

（填“一定增大”“一定减小”或“可能增大也可能减小”）．
（2）在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在800℃时发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0CO和H₂O物质的量浓度变化如图所示，则：
①0-4min间平均反应速率v（CO）=

 

 mol?L^-1?min^-1
②在800℃时该反应的化学平衡常数K=

 

（要求写出表达式及数值）；CO的转化率=

 

．
③在800℃时，若反应开始时此容器中CO和H₂O的浓度分别为0.20mol/L和0.80mol/L，则达到平衡时CO转化为CO₂的转化率是：

 

．
（3）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂．某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知该反应的阳极反应为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，则阴极反应式为：

 

．有人提出，可以设计反应2CO=2C+O₂，来消除CO的污染．请你判断是否可行并说出理由：

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学平衡专题

分析：（1）依据平衡常数是表示平衡进行程度大小的量；化学反应吸热或放热反应，温度升高平衡向吸热反应方向进行；
（2）①根据υ=

△c

△t

计算反应速率；
②计算出平衡时各物质的浓度，再根据平衡常数的表达式计算；先计算出反应消耗的CO的浓度，再根据转化率公式计算；
③依据平衡常数不变，用化学平衡三段式列式计算；
（3）阴极发生还原反应，CO₂被还原生成CO，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式；根据△G的大小判断反应能否进行．

解答： 解：（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，依据平衡常数含义可知，K值越大，可逆反应的进行程度越大，转化率越大；温度升高，平衡向吸热反应方向进行，反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，所以温度升高，平衡常数可能增大也可能减小；
故答案为：大；可能增大也可能减小；
（2）①υ（CO）=

△c

△t

=

0.2mol/L-0.08mol/L

4min

=0.03mol/（L?min）；
故答案为：0.03mol/（L?min）；
②0～4min时，消耗的CO的浓度为：0.20mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，则CO的转化率为

0.12

0.20

×100%=60%；
用三段式法计算：
         CO（g） 十   H₂O（g） CO₂（g）  十   H₂ （g）
起始：0.20mol/L    0.30mol/L           0              0
转化：0.12mol/L    0.12mol/L        0.12mol/L      0.12mol/L
平衡：0.08mol/L    0.18mol/L        0.12mol/L      0.12mol/L
则K=

c(CO2)×c(H2)

c(CO)×c(H2O)

=

0.12mol/L×0.12mol/L

0.08mol/L×0.18mol/L

=1，
故答案为：1；60%；
③在800℃时，若反应开始时此容器中CO和H₂O的浓度分别为 0.20mol?L^-1和0.80mol?L^-1，设一氧化碳反应的浓度为x，
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 0.20     0.80      0        0
变化量（mol/L）  x        x        x        x
平衡量（mol/L）0.20-x   0.80-x     x        x
K=

x2

(0.20-x)(0.80-x)

=1
x=0.16mol/L
则达到平衡时CO转化率=

0.16mol/L

0.20mol/L

×100%=80%；
故答案为：80%；
（3）总反应式为2CO₂=2CO+O₂，阳极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式，所以阴极反应为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，反应2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），则△G=△H-T?△S＞0，反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行；
故答案为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；不可行，该反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行．

点评：本题考查较为综合，涉及反应速率、平衡常数、平衡移动以及电化学等知识，题目难度中等，注意把握影响平衡移动的因素以及平衡移动方向的判断．