Question

已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝Q，其平衡常数随温度变化如下表所示：

温度/℃	400	500	850
平衡常数	9.94	9	1

请回答下列问题：

(1)上述反应的化学平衡常数表达式为____________。该反应的Q______0(填“＞”或“＜”)。

(2)850 ℃时在体积为10 L的反应器中，通入一定量的CO和H2O(g)，发生上述反应，CO和H2O(g)的物质的量浓度变化如图所示，则0～4 min时平均反应速率v(CO)＝____________。

(3)若在500 ℃时进行。且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.020 mol·L－1 ，该条件下，CO的最大转化率为　　　　　　。

(4)若在850 ℃时进行，设起始时CO和H2O(g)共为1 mol，其中H2O(g)的体积分数为x，平衡时CO的转化率为y，试推导y随x变化的函数关系式为________。

Answer 1

答案　(1)K＝　＜　

(2)0.03 mol·L－1·min－1　(3)75%　(4)y＝x

解析　(1)可逆反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝。由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，平衡向逆反应方向移动，因升高温度平衡向吸热方向移动，故正反应为放热反应。(2)由图像可知：CO在4 min内浓度减小了0.20 mol·L－1－0.08 mol·L－1＝0.12 mol·L－1，则v(CO)＝＝0.03 mol·L－1·min－1。(3)500 ℃时平衡常数为9，设CO最多能转化x mol·L－1，则

　　　　　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

起始(mol·L－1):  0.02  0.02  0  0

转化(mol·L－1):  x  x  x  x

平衡(mol·L－1):  0.02－x  0.02－x  x  x

则有＝9，解得x＝0.015，则CO的最大转化率为×100%＝75%。(4)850 ℃时平衡常数为1，有

　　　　　　CO(g) ＋ H2O(g)  CO2(g)＋ H2(g)

起始 (mol·L－1):  1－x  x  0  0

转化 (mol·L－1):  y(1－x)  y(1－x)  y(1－x)  y(1－x)

平衡 (mol·L－1):  1－x－y＋xy  x－y＋xy  y(1－x)  y(1－x)

则有：＝1，解得y＝x。