Question

2．工业上制备H₂的一种重要方法是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂ （g）+H₂（g）△H=Q kJ/mol．已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示．若在一固定容积的密闭容器中，850℃时发生上述反应，测得容器内各物质的浓度 （mol/L）随时间的变化关系如表：已知：850℃时该反应的化学平衡常数K=1.0，请回答下列问题：

时间/min	CO（g）	H2O（g）	CO2（g）	H2（g）
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c4
4	c1	c2	c3	c4

（1）Q＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）若在850℃时向反应容器中充人H₂O（g），K 值不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）上表中 c₂为0.18mol/L，CO（g）的转化率为60%．

Answer 1

分析 （1）由图可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，据此判断△H；
（2）平衡常数只与温度有关；
（3）根据三段式解题法，求出反应混合物各组分浓度的变化量、平衡时各组分的浓度，转化率=$\frac{CO的浓度变化}{CO的起始浓度}$×100%．

解答 解：（1）由图可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故△H＜0，故答案为：＜；
（2）在850℃时向反应容器中充入H₂O（g），平衡正向移动，但K值不变；故答案为：不变；
（3）CO+H₂O（g）?CO₂ +H₂，
起始（mol/L） 0.200  0.300      0   0
反应（mol/L）   a       a      a   a
平衡（mol/L） 0.200-a 0.300-a  a   a
K=$\frac{a×a}{（0.200-a）•（0.300-a）}$=1，解得a=0.12，
所以c₂=0.300-a=0.18，CO（g）的转化率为$\frac{CO的浓度变化}{CO的起始浓度}$×100%=$\frac{0.12}{0.200}$×100%=60%，
故答案为：0.18；60%．

点评 本题考查化学平衡常数及影响因素、平衡移动以及计算等，难度中等，注意化学平衡常数是温度的函数，温度不变K不变．