Question

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。

已知：CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

试回答下列问题

⑴上述正向反应是        反应（填“放热”或“吸热”）。

⑵在800℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有          （选填A、B、C、D、E）。

             n（CO）      n（H₂O）      n（H₂）       n（CO₂）

A           1            5            2            3

B           2            2            1            1

C           3            3            0            0

D           0.5           2            1            1

E            3            1            2            1

⑶已知在一定温度下：

C（s）+CO₂（g）2CO（g）平衡常数K；

C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g） 平衡常数K₁；

CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）平衡常数K₂；

则K、K₁、K₂之间的关系是K=           。

⑷若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.010mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：          。

⑸若反应在800℃进行，设起始时CO（g）和H₂O（g）共为1mol，水蒸气的体积分数为x；平衡时CO转化率为y，则y随x变化的函数关系式为：y=        。

 

Answer 1

【答案】

⑴放热  ⑵BCD   ⑶K₁/K₂  ⑷75% ⑸X

【解析】

试题分析：（1）根据表中数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正方应是放热反应。

（2）由于反应前后体积不变，所以设容器的容积是1L，则ABCD中的比值分别是，所以其中向正反应方向移动的有BCD。

（3）根据盖斯定律可知，①－②即得到C（s）+CO₂（g）2CO（g），所以该反应的平衡常数K＝。

（4）             CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）

起始浓度（mol/L） 0.010    0.010          0       0

转化浓度（mol/L）   x       x            x       x

平衡浓度（mol/L）0.010－x  0.010－x       x       x

则根据平衡常数表达式可知

解得x＝0.0075mol/L

则在该条件下，CO的平衡转化率为75%

（5）             CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+ CO₂（g）

起始浓度（mol/L） 1－x    x               0       0

转化浓度（mol/L）（1－x）y （1－x）y    （1－x）y （1－x）y

平衡浓度（mol/L）1－x－y＋xy  x －y＋xy  （1－x）y （1－x）y

则根据平衡常数表达式可知

解得x＝y

考点：考查反应热、外界条件对平衡状态的影响以及平衡常数、转化率的有关计算

点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，有利于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。