Question

已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）反应的平衡常数和温度的关系如下：

温度/℃	700	800	830	1000	1200
平衡常数	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列问题：
（1）该反应的△H

 

0（填“＜”“＞”“=”）；
（2）830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的CO和0.80mol的H₂O，反应初始6s内CO的平均反应速率v（CO）=0.003mol?L^-1?s^-1，则6S末CO₂的物质的量浓度为

 

；反应经一段时间后，达到平衡后CO的转化率为

 

；
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为

 

（填正确选项前的字母）；
a．压强不随时间改变              b．气体的密度不随时间改变
c．c（CO）不随时间改变           d．单位时间里生成CO和H₂的物质的量相等
（4）已知1000℃时，要使CO的转化率超过90%，则起始物c（H₂O）：c（CO）应不低于

 

；
（5）某燃料电池以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态的K₂CO₃为电解质，请写出该燃料电池正极的电极反应式

 

；
（6）已知CO可用于制备很多物质：
2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0kJ?mol^-1
2H₂（g）+SO₂（g）═S（g）+2H₂O（g）△H=+90.4kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-556.0kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
请写出S（g）与O₂（g）反应生成SO₂（g）热化学方程式

 

．

Answer 1

考点：反应热和焓变,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

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，故正反应是放热反应；
（2）根据△c=v△t计算△c（CO），A的起始浓度-△c（CO）=6s时c（CO）；
设平衡时A的浓度变化量为x，利用三段式表示平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数列方程计算x的值，再根据转化率定义计算；
（3）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（4）根据1000℃时的平衡常数和CO的转化率超过90%计算；
（5）燃料电池中，正极发生的反应一定是氧气得电子的过程；电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳；
（6）根据盖斯定律计算．

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，故正反应是放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；
（2）反应初始6s内A的平均反应速率v（CO）=0.003mol?L^-1?s^-1，则6s内c（CO2）=△c（CO）=0.003mol?L^-1?s^-1×6s=0.018mol/L，CO的起始浓度为

0.2mol

5L

=0.04mol/L，
设平衡时A的浓度变化量为x，则：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始（mol/L）：0.04    0.16      0       0
变化（mol/L）：x        x        x       x
平衡（mol/L）：0.04-x   0.16-x   x       x
故

x×x

(0.04-x)(0.16-x)

=1，解得x=0.032mol/L，
所以平衡时A的转化率为

0.032

0.04

×100%=80%，
故答案为：0.018mol/L；80%；
（3）a．该反应前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不随时间改变，不能说明到达平衡，故a错误，
 b．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，故混合气体的密度始终不变，故气体的密度不随时间改变，不能说明到达平衡，故b错误，
c．可逆反应到达平衡时，各组分的浓度不发生变化，故c（CO）不随时间改变，说明到达平衡，故c正确，
d．单位时间里生成CO和H₂的物质的量相等，正反应速率等于逆反应速率，说明到达平衡，故d正确，
故答案为：cd；
（4）设CO、H₂O的起始浓度分别为x、y，且CO的转化率为90%，则：
                    CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol?L^-1）   x       y　　　  0　　　0
转化浓度（mol?L^-1）  0.9x 　　0.9x    0.9x　 0.9x
平衡浓度（mol?L^-1）  0.1x　  y-0.9x　 0.9x　  0.9x
K=

0.9x?0.9x

(0.1x()(y-0.9x))

=0.6，得：

y

x

=14.4，
故答案为：14.4．
（5）该电池中，正极反应一定是氧气得电子的过程，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以电极反应为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-），
故答案为：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
（6）根据盖斯定律：S（g）+O₂（g）=SO₂（g）可由已知反应（③+④-①-②）/2得到，则S（g）与O₂（g）反应生成SO₂（g）热化学方程式为：S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-574.0kJmol^-1，故答案为：S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-574.0kJmol^-1．

点评：本题考查化学平衡计算、平衡常数计算、化学反应速率、平衡状态判断，难度中等，注意化学平衡状态判断，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．