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1.已知一氧化碳与水蒸气的反应为:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
①T℃时,在一定体积的容器中,通入一定量的CO(g)和H2O(g),发生反应并保持温度不变,各物质浓度随时间变化如下表:T℃时物质的浓度(mol/L)变化
时间/minCOH2O(g)CO2H2
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
30.1000.2000.1000.100
40.1000.2000.1000.100
50.1160.2160.084C1
60.0960.2660.104C2
第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时,改变某一条件后测得的.第4~5min之间,改变的条件是增大氢气的浓度,C2>0.104 (填“>”、“=”、“<”).T℃时该化学反应的平衡常数是0.5.
②已知420℃时,该化学反应的平衡常数为9.如果反应开始时,CO和H2O(g)的浓度都是0.01mol/L,则CO在此条件下的转化率为 是多少?(请写出计算过程,无过程结果不给分)
③397℃时该反应的平衡常数为12,请判断该反应的△H<0  (填“>”、“=”、“<”).

分析 ①反应中△c(CO)=△c(H2O)=△c(CO2)=△c(H2),由表中数据可知,5min时与开始相比CO、H2O、CO2的浓度变化之比为1:1:1,且CO、H2O浓度增大,CO2浓度减小,平衡向逆反应移动,故第4~5min之间,可能增大氢气的浓度;
6min内CO2浓度增大0.104mol/L,由于反应得到氢气浓度为0.104mol/L,4min增大氢气浓度不能完全转化;
3min时已经处于平衡状态,根据K=$\frac{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}{c(CO)×c({H}_{2}O)}$计算平衡常数;
②420℃时,该化学反应的平衡常数为9,如果反应开始时,CO和H2O(g)的浓度都是0.01mol/L,设平衡时变化的CO浓度为xmol/L,表示出平衡时各组分浓度,再根据平衡常数列方程计算解答;
③420℃时,该化学反应的平衡常数为9,又知397℃时该反应的平衡常数为12,升高温度平衡常数减小,则平衡逆向移动,正反应为放热反应.

解答 解:①反应中△c(CO)=△c(H2O)=△c(CO2)=△c(H2),由表中数据可知,5min时与开始相比CO、H2O、CO2的浓度变化之比为1:1:1,且CO、H2O浓度增大,CO2浓度减小,平衡向逆反应移动,故第4~5min之间,可能是增大氢气的浓度;
6min内CO2浓度增大0.104mol/L,由于反应得到氢气浓度为0.104mol/L,4min增大氢气浓度不能完全转化,则C2>0.104mol/L;
3min时已经处于平衡状态,平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}{c(CO)×c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.1×0.1}{0.1×0.2}$=0.5,
故答案为:增大氢气的浓度;>;0.5;
②420℃时,该化学反应的平衡常数为9,如果反应开始时,CO和H2O(g)的浓度都是0.01mol/L,设平衡时变化的CO浓度为xmol/L,则:
                 CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L):0.01   0.01      0       0
变化浓度(mol/L):x       x        x       x
平衡浓度(mol/L):0.01-x 0.01-x    x       x
所以$\frac{x×x}{(0.01-x)×(0.01-x)}$=9,解得x=0.0075,则CO的转化率为$\frac{0.0075mol}{0.01mol}$×100%=75%,
答:CO的转化率为75%;
③420℃时,该化学反应的平衡常数为9,又知397℃时该反应的平衡常数为12,升高温度平衡常数减小,则平衡逆向移动,正反应为放热反应,则△H<0,
故答案为:<.

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素,是对学生总综合能力的考查,关键是根据浓度变化分析可能改变的条件,较好的考查学生随数据的分析处理能力,难度中等.

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