Question

（2012?湖南一模）低碳经济呼唤新能源和清洁环保能源．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H=a kJ?mol^-1  的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	400	500	850
平衡常数	9.94	9	1

（1）上述正反应方向是

放热

反应（填“放热”或“吸热”）．
t₁℃时物质浓度（mol/L）的变化

时间（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c3[m]
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

（2）t₁℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表．
①与2min时相比，3min时密闭容器中混合气体的平均摩尔质量

不变

（填增大、减小或不变）．
②表中3min～4min之间反应处于

化学平衡

状态；CO的体积分数

大于

16% （填大于、小于或等于）．
③反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，可能的原因是

D

（单选），表中5min～6min之间数值发生变化，可能的原因是

A

（单选）．
A．增加水蒸气       B．降低温度       C．使用催化剂     D．增加氢气浓度
（3）若在500℃时进行，若CO、H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的最大转化率为

75%

．

Answer 1

分析：（1）由表中数据可知，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；
（2）①反应混合物的总质量不变，总的物质的量不变，故平均摩尔质量始终为定值；
②由表中数据可知，3min、4min时，反应混合物对应物质的浓度不变，处于与平衡状态；
由图可知850℃平衡时CO的浓度为0.8mol/L，故平衡时CO的体积分数为

0.08mol/L

0.2mol/+0.3mol/L

×100%=16%，结合反应热效应判断平衡移动进行判断；
③反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，根据平衡移动原理，结合选项判断；
由表中数据可知，5min～6minCO的浓度降低，CO₂浓度增大，浓度变化都是0.02mol/L，说明平衡向正反应移动，而水的浓度增大0.05mol/L，应是增大水蒸气的浓度；
（3）到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为xmol/L，利用三段式用x表示平衡时各组分的浓度，代入平衡常数计算x的值，再根据转化率定义计算．

解答：解：（1）由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，则正反应为放热反应，
故答案为：放热；
（2）①反应混合物的总质量不变，总的物质的量不变，故平均摩尔质量始终不变，
故答案为：不变；
②由表中数据可知，3min、4min时，反应混合物对应物质的浓度不变，处于与平衡状态，
故答案为：平衡状态；
由图可知850℃平衡时CO的浓度为0.8mol/L，故平衡时CO的体积分数为

0.08mol/L

0.2mol/+0.3mol/L

×100%=16%，该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，达新平衡时CO的体积分数增大，故CO的体积分数大于16%，
故答案为：化学平衡，大于；
③反应在4min～5min，平衡向逆方向移动，增大水蒸气的浓度，平衡向正反应移动，降低温度平衡向正反应移动，属于催化剂平衡不移动，增大氢气的浓度，平衡向逆反应移动，故4min～5min改变条件为增大氢气的浓度，
由表中数据可知，5min～6minCO的浓度降低，CO₂浓度增大，浓度变化都是0.02mol/L，说明平衡向正反应移动，而水的浓度增大0.05mol/L，应是增大水蒸气的浓度，
故答案为：D，A；
（3）到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为x，则：
               CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
开始（mol/L）：0.02    0.02      0      0
变化（mol/L）：x          x       x      x
平衡（mol/L）：0.02-x   0.02-x    x      x
故

x2

(0.02-x)2

=9，解得x=0.015
故CO的转化率为

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%
故答案为：75%．

点评：考查化学平衡的有关计算及影响因素、化学平衡常数的有关计算等，难度中等，注意（3）中利用平衡常数进行转化率的计算．