Question

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)的超始浓度均为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。已知该反应的阳极反应为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

（1）K=；  <   各1分共2分
（2）0.03 mol/(L·min)    2分
（3）75%   2分
（4）y=x   2分
（5）2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-  2分
（6）不可能     ΔH>0吸热且ΔS<0 或依据吉布斯自由能判断 各1分共2分

解析试题分析：（1）根据平衡常数的定义可得K=，随温度升高，平衡常数减小，说明升温平衡逆向移动，正向是放热反应，Q<0，
（2）0~4min时，CO的浓度减少0.12mol/L，所以v(CO)=" 0.12mol/L/4min=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,解得x=0.015，所以该条件下，CO的最大转化率为0.015/0.02×100%=75%
（4）850℃时，K=1，起始时CO和H₂O(g)共为1mol，其中水蒸气的体积分数为x，体积分数也即物质的量分数，所以H₂O(g)的物质的量为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,所以CO的转化率y= (x-x²)/ (1-x)=x
（5）电化学总反应是2CO₂=2CO+O₂，阳极反应为4OH^—-4e^—=2H₂O+O₂，所以阴极反应为总反应减去阳极反应，结果是2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-
（6）不可能，因为该反应属于熵减ΔS<0焓增ΔH>0的反应，不能自发进行。
考点：考查化学反应速率和化学平衡有关知识的综合应用，同时考查学生用数学知识解决化学问题的力