Question

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	427	700	800
平衡常数	9.94	9	b	0.64

（1）a

＞

0 （填“＜”或“＞”）．若到达平衡后升高温度，则CO的转化率将

减小

，正反应速率

增大

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）若在427℃时进行，且CO、H₂O的起始浓度均为0.01mol/L，在该条件下，CO的最大转化率为

75%

．
（3）700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H₂O，反应过程中测定的部分数据见下表（表中t₁＞t₂）：

反应时间/min	n（CO）/mol	H2O/mol
0	1.20	0.60
t1	0.80
t2		0.20

保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH₂O，到达平衡时，n（CO₂）=

0.4

mol；b=

1

．

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，升高温度反应速率加快，据此解答；
（2）到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为x，根据三段式表示出平衡时各组分的浓度，代入平衡常数列方程计算x的值，再利用转化率定义计算；
（3）由表中数据可知，t₁时刻，△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，根据方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂可知，△n（H₂O）=0.4mol，故此时n（H₂O）=0.6mol-0.4mol=0.2mol，t₂时刻水的物质的量为0.2mol，故t₁时刻反应达平衡，利用三段式计算平衡时各组分的物质的量，由于各物质的化学计量都是1，故可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数；
令平衡时，二氧化碳的物质的量为y，根据三段式表示出平衡时各组分的物质的量，代入平衡常数列方程计算y的值．

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a＞0，
平衡向逆反应移动，CO的转化率减小，升高温度反应速率加快，故正反应速率增大，
故答案为：＞，减小，增大；
（2）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）：0.01    0.01     0      0
变化（mol/L）：x          x       x      x
平衡（mol/L）：0.01-x   0.01-x     x      x
故

x×x

(0.01-x)×(0.01-x)

=9，解得x=0.0075
故CO的转化率为

0.0075mol/L

0.01mol/L

×100%=75%
故答案为：75%；
（3）由表中数据可知，t₁时刻，△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，根据方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂可知，△n（H₂O）=0.4mol，故此时n（H₂O）=0.6mol-0.4mol=0.2mol，t₂时刻水的物质的量为0.2mol，故t₁时刻反应达平衡，
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
开始（mol）：1.2     0.6      0      0
变化（mol）：0.4     0.4      0.4    0.4
平衡（mol）：0.8     0.2      0.4    0.4
故该温度下平衡常数为：

0.4×0.4

0.8×0.2

=1
起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH₂O，到达平衡时，令二氧化碳的物质的量为y，则：
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
开始（mol）：0.6    1.2      0      0
变化（mol）：y       y        y      y
平衡（mol）：0.6-y   1.2-y     y       y
所以

y×y

(0.6-y)×(1.2-y)

=1，解得y=0.4，
故答案为：0.4，1．

点评：考查化学平衡的有关计算、化学平衡的影响因素、化学平衡常数的有关计算等，难度中等，注意（2）中利用平衡常数进行转化率的计算．