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）该反应逆反应的化学平衡常数表达式为K=

 

．
（2）上述正反应方向是

 

反应（填“放热”或“吸热”）．
（3）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，则0～4min的平均反应速率v（CO）=

 

mol?L^-1?min^-1．
（4）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如表．
①表中3min～4min之间反应处于

 

状态；C₁数值

 

0.08mol?L^-1（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

 

（单选），表中5min～6min之间数值发生变化，可能的原因是

 

（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
（5）若在500℃时进行，若CO、H₂O的起始浓度均为0.020mol?L^-1，在该条件下，CO的最大转化率为：

 

．

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[m]
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

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解答；
（2）根据平衡常数随温度的变化进行判断；
（3）根据v=

△c

△t

计算反应速率；
（4）根据浓度、压强、温度对平衡移动的影响分析；
（5）到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为cmol/L，根据三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，再利用平衡常数列方程，求出c，再利用转化率定义计算．

解答： 解：（1）CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）逆反应为：H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g），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(CO)?c(H2O)

c(CO2)?c(H2)

，故答案为：

c(CO)?c(H2O)

c(CO2)?c(H2)

；
（2）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：放热；
（3）v（CO）=

△c

△t

=（0.2-0.08）÷4=0.03mol/（L?min），故答案为：0.03mol/（L?min）；
（4）①在高于850℃时发生反应，化学反应速率加快，一定在4min前达到化学平衡，另外从表中可看出反应在3min和4min时的各物质浓度相同，故3min-4min之间反应应处于平衡状态．由于是放热反应，温度升高，化学平衡向逆反应方向移动，C₁数值应大于0.08 mol/L，
故答案为：平衡；大于；
②反应在4min-5min间，平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起，故选D．
表中5min-6min之间CO浓度减少，H₂O浓度增大，CO₂浓度增大，只有增加水蒸气，使化学平衡向正反应方向移动，故选A，
故答案为：D；A；
（5）设CO的浓度变化量为c，则
     CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：0.02     0.02           0           0
转化：c        c             c            c
平衡：0.02-c   0.02-c         c            c
代入500℃时反应平衡常数有k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

c×c

(0.02-c)×(0.02-c)

=9，解得c=0.015，
CO的最大所以转化率为

0.015

0.2

×100%=75%，
故答案为：75%．

点评：本题主要考查化学平衡常数、反应速率的计算、平衡移动的影响因素、转化率等知识，题目难度中等，注意平衡常数只受温度的影响，注意（5）中利用平衡常数进行转化率的计算．