Question

【题目】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。

（2）850℃时在体积为10L反应器中，通入一定量的CO和H2O(g)，发生上述反应，CO和H2O(g)浓度变化如图所示，则0~4min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0.020mol/L，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1mol，其中水蒸气的体积分数为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 。

（5）某电化学装置可实现2CO2=2CO+O2的转化，使CO重复使用。已知该反应的阳极应为4OH--4e-=2H2O+O2，则阴极反应式为 。

（6）有人提出可以设计反应2CO=2C+O2(ΔH>0)来消除CO的污染，请判断上述反应能否发生 (填“可能”或“不可能”)，理由是 。

Answer 1

【答案】（1）K= <

（2）0.03 mol/(L·min)

（3）75%

（4）y=x

（5）CO2+2e-+H2O=CO+2OH-

（6）不可能；ΔH>0吸热且ΔS<0 或依据吉布斯自由能判断反应不能自发进行

【解析】（1）根据平衡常数的定义可得K=，随温度升高，平衡常数减小，说明升温平衡向逆移动，正反应是放热反应，Q <0。

（2）0—4min时，CO的浓度减少0.12mol/L，所以v（CO）=0.03 mol/(L·min) 。

（3）500 ℃时，K=9，设CO的浓度减少xmol/L，则有9（0.02-x）2=x2，x=0.015mol/L，该条件下，CO最大的转化率为75%。

（4））850 ℃时，K=1，起始时CO和H2O共为1mol，其中水蒸气的体积分数是x，所以H2O（g）的物质的是为xmol，CO的物质的量为（1-x）mol，设平衡时CO转化了amol，则a2=（x-a）（1-x-a），解得a=x-x2，CO的转化率为（x-x2）/（1-x）=x；

（5）总的是2CO2=2CO+O2，阳极反应为4OH—4e-=2H2O+O2，则总反应减去阳极得到阴极反应式为，CO2+2e-+H2O=CO+2OH- 。

（6）不可能，因为该反应属于熵减焓增的反应，不能自发进行。