Question

4．已知工业制氢气的反应为CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反应过程中能量变化如图所示．在500℃时的平衡常数 K=9．若在2L的密闭容器中CO和水蒸气的起始浓度都是0.1mol/L，10min时达到平衡状态．
（1）增加H₂O（g）的浓度，CO的转化率将增大（填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）平衡常数的表达式K=$\frac{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}{[CO]•[{H}_{2}O]}$．400℃时的平衡常数K＞9（填“＞”“＜”或”“=”）．
（3）500℃时，10min内v（H₂O）=0.0075mol/（L•min），在此过程中体系的能量将减少（填“增加”或“减少”）6.15kJ．
（4）已知 2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，结合图写出CO完全燃烧生成CO₂的热化学方程式：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）增大反应物H₂O（g）的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大；
（2）化学平衡常数是用生成物浓度的幂次方除以反应物浓度的幂次方，从图上可见反应放热，降温平衡正向移动，K增大；
（3）据K=9和开始时CO和水蒸气的起始浓度都是0.1mol/L，计算平衡时浓度计算；
（4）利用盖斯定律，从待求反应出发，分析待求反应中的反应物和生成物在已知反应中的位置，通过相互加减可得．

解答 解：（1）增大反应物H₂O（g）的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，故答案为：增大；
（2）化学平衡常数是用生成物浓度的幂次方除以反应物浓度的幂次方，所以K=$\frac{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}{[CO]•[{H}_{2}O]}$；从图上可见反应放热，降温平衡正向移动，K增大，
故答案为：$\frac{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}{[CO]•[{H}_{2}O]}$；＞；
（3）K=9和开始时CO和水蒸气的起始浓度都是0.1mol/L，设平衡时H₂O的转化浓度为x，则有$\frac{{x}^{2}}{（0.1-x）^{2}}$=9，x=$\frac{0.3}{4}$=0.075mol/L，v（H₂O）=$\frac{0.075mol/L}{10min}$=0.0075 mol/（L•min）；正反应放热，所以体系的能量将减少；1mol水蒸气反应放热41KJ，0.075mol/L×2L=0.15mol水蒸气反应放热6.15KJ，
故答案为：0.0075 mol/（L•min）；减少；6.15；
（4）已知：①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-484kJ/mol
据盖斯定律①×2+②得：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566KJ/mol，
故答案为：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566KJ/mol．

点评 本题考查平衡移动对反应物转化率的影响，以及化学平衡常数的求算和盖斯定律的应用，题目难度不大．