Question

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比等问题。

已知：CO (g) +H₂O (g)H₂ (g) +CO₂ (g)平衡常数K随温度的变化如下表：

回答下列问题

（1）该反应的平衡常数表达式K=         ，ΔH=         0(填“<”、“>”、“=”）

（2）已在一定温度下，C(s) +CO₂ (g)2CO (g)平衡常数K₁；

C (s) +H₂O(g)CO(g) +H₂ (g)平衡常数K₂则K、K₁ 、K₂,之间的关系是         :

（3）800⁰C时，向一个10L的恒容反应器中充入0.40molCO和1.60mol水蒸气，经一段时间后反应达到平衡，此时CO的转化率为          ：若保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0. 10molCO和0.40molCO₂，此时v_正         v_逆 (填“>”、“=”或“<”）。

 

Answer 1

【答案】

(7分)（1） C（CO₂ ）C（H₂）/C（CO） C（H₂O）,(1分) ，< (1分)；

（2） K＝K₂/K₁  (1分)         （3）80% (2分)；＝(2分)

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应的化学方程式可知，该反应的平衡常数表达式K＝。根据表中的数据可知，随着温度的升高，平衡常数K是减小的，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，所以正方应是放热反应，即△H＜0。

（2）根据盖斯定律可知，②－①即得到反应CO (g) +H₂O (g)H₂ (g) +CO₂ (g)，所以平衡常数之间的关系是K＝K₂/K₁。

CO (g) +H₂O (g)H₂ (g) +CO₂ (g)

起始浓度（mol/L）    0.040   0.16       0       0

转化浓度（mol/L）    x       x          x       x

平衡浓度（mol/L）  0.040－x  0.16－x    x       x

则根据该温度下的平衡常数可知

解得x＝0.032mol/L

所以CO的转化率＝

若保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0. 10molCO和0.40molCO₂，则此时CO、H₂O、CO₂、H₂的浓度分别是（mol/L）0.018、0.128、0.072、0.032，所以Q＝，所以反应仍然是平衡状态，则正逆反应速率相等。

考点：考查可逆反应平衡常数的计算、判断和应用

点评：该题是中等难度的试题，也是高考中的常见题型。试题针对性强，主要是考查学生对平衡常数含义、表达式以及有关应用的熟悉了解程度，旨在培养学生的逻辑思维能力和规范答题能力。在进行可逆反应的有关计算时，一般采用“三段式”进行，即分别列出起始量、转化量和平衡量或某深刻的量，然后依据已知条件列式计算即可。