Question

【题目】实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，回答下列问题：

（1）已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为：K=c(H2O)/[ c(CO)·c(H2)]所对应的化学反应方程式为：________。

（2）已知在一定温度下：

①C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H1=a kJ/mol 平衡常数K1；

②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) △H2=b kJ/mol 平衡常数K2；

③C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)△H3 平衡常数K3。

则K1、K2、K3之间的关系是：________，△H3=________（用含a、b的代数式表示）。

（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的正反应方向是________反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：________。

Answer 1

【答案】CO(g)+H2(g) H2O(g) +C(s) K3=K1·K2 (a+b) kJ/mol 放热 75%

【解析】

根据平衡常数表达式计算相关反应的平衡常数；根据盖斯定律计算反应热；用平衡三段式法计算转化率。

（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，所以该反应的方程式为CO(g)+H2(g) H2O(g) +C(s)；

故答案为：CO(g)+H2(g) H2O(g) +C(s)；
（2）根据化学方程式可知：K1= c2(CO)/ c(CO2)，K2= [c(H2)×c(CO2)]/ [c(CO)×c(H2O)]，K3= [c(CO)×c(H2)]/ c(H2O)，所以：K3=K1×K2；根据盖斯定律得：由①+②可得方程式C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，所以△H3=（a+b）kJ/mol；

故答案为：K3=K1×K2；（a+b）kJ/mol；
（3）由图可知温度越高K值越小，说明正反应为放热反应，

对于反应 CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，

开始（mol/L）：0.02 0.02 0 0

变化（mol/L）： c c c c

平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c c c

得，解得c=0.015，所以CO的转化率为：×100%=75%，

故答案为：放热；75%。