Question

科研、生产中常涉及碳的化合物．请回答下列问题：
（1）700℃时，向容积为3L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H₂O，发生反应：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），反应过程中测定的部分数据见表：

反应时间/min	n[CO]/mol	n[H2O]/mol
0	1.8	0.9
2	1.2	x
4	y	0.3

①根据表格数据计算：x=

 

，y=

 

，2min时v_正

 

v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
②反应前2min内H₂的平均反应速率v（H₂O）=

 

．
（2）高炉炼铁中发生的主要反应为Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），该反应平衡常数表达式K=

 

．
（3）将CH₄和H₂O（g）通入聚焦太阳能反应器中，发生反应：
CH₄（g^_）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂ （g），将等物质的量的CH₄ （g）和H₂O（g）充入2L恒容密闭反应器中，某温度下反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得n（CO）=0.2mol，则平衡时CH₄的转化率为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）①根据化学计量数计算x、y的数值，根据平衡状态判断正逆反应速率的大小；
②反应前2min内H₂O的平均反应速率v（H₂O）=

△c

△t

计算速率；
（2）固体不在化学平衡常数表达式中出现；
（3）依据化学平衡的三段式列式计算，设CH₄与H₂O（g）物质的量为a，
             CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol） a        a        0       0
变化量（mol） 0.20   0.20       0.20     0.60
平衡量（mol） a-0.20 a-0.20     0.20   0.60
K=27列式计算．

解答： 解：①2min时，CO反应减少了：n[CO]=1.8mol-1.2mol=0.6mol，CO（g）与H₂O（g）1：1参加反应，H₂O也减少了0.6mol，故x=0.9mol-0.6mol=0.3mol；4min时，H₂O的物质的量是0.3mol，保持不变，说明2min末反应达到了平衡状态，此时v_正═v_逆，y=1.2mol；故答案为：0.3mol、1.2mol、=；
②反应前2min内H₂O的平均反应速率v（H₂O）=

△c

△t

=

0.6mol

3L?2min

=0.1 mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.1mol?L^-1?min^-1；
（2）固体不在化学平衡常数表达式中出现，Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），该反应平衡常数表达式K=

c3(CO2)

c3(CO)

，
故答案为：

c3(CO2)

c3(CO)

；
（3）依据化学平衡的三段式列式计算，设CH₄与H₂O（g）物质的量为a，
             CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol） a        a        0       0
变化量（mol） 0.20   0.20      0.20    0.60
平衡量（mol） a-0.2 0 a-0.20   0.20    0.60
K=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

=

0.1×0．33

( a-0.2 2 )2

=27
计算得到a=0.22mol；则CH₄的平衡转化率=

0.20mol

0.22mol

×100%=91.0%；
故答案为：91.0%．

点评：本题主要考查了反应速率的计算、化学平衡常数的计算、影响平衡移动的因素等知识点，难度不大，注意基础知识的运用．