Question

CO是生产羰基化学品的基本原料，对于以水煤气为原料提取CO的工艺，如果氢气未能充分利用，则提高了CO生产成本，所以在煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值问题。反应CO (g)＋H₂O (g) H₂ (g)＋CO₂ (g)的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	a

(1)上述反应的正反应是           （填“放热”或“吸热”）反应。

(2) 已知在一定温度下：C (s)＋CO₂ (g) 2CO(g)   K

C (s)＋H₂O (g) H₂ (g)＋CO (g)   K₁

CO (g)＋H₂O (g) H₂ (g)＋CO₂ (g)   K₂

则K、K₁、K₂、之间的关系是                        。

(3) 800℃时，在2L的恒容密闭容器中，充入2.0molCO(g)和3.0molH₂O(g) ，保持温度不变进行反应：CO (g)＋H₂O (g) H₂ (g)＋CO₂ (g)，4min时反应达到平衡，测得CO的转化率为60%。

①0~4min内，CO₂的平均反应速率为         mol·L^－1·min^－1，800℃时a=            。

②800℃时四个不同容器中发生上述反应，测得各物质的浓度(mol·L^－1)如下

表，其中达到平衡的是          (填字母)。

	A	B	C	D
c(CO2)	3	1	0.8	1
c(H2)	2	1	0.8	1
c(CO)	1	2	3	0.5
c(H2O)	2	2	3	2

(4) 向某密闭容器中充入1molCO和2molH₂O（g），发生反应：CO (g)＋H₂O (g) H₂ (g)＋CO₂ (g)。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是

A、0.5molCO+2molH₂O(g)+1molCO₂+1molH₂

B、1molCO+1molH₂O(g)+1molCO₂+1molH₂

C、0.5molCO+1.5molH₂O(g)+0.4molCO₂+0.4molH₂

D、0.5molCO+1.5molH₂O(g)+0.5molCO₂+0.5molH₂

Answer

（1）放热（2）K = K1/K2（3）① 0.15 1 ②D（4）B

【解析】

试题分析：（1）根据表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明温度升高，平衡逆向移动，则正反应是放热反应；

（2）根据化学方程式可知：K= c2(CO)/ c(CO2)，K1= c(CO)c(H2)/ c(H2O)，K2= c(H2) c(CO2)/ c(CO) c(H2O)，所以：K=K1/K2；

（3）①4min时反应达到平衡，测得CO的转化率为60%，则CO转化了1.2mol，

CO (g)＋H2O (g) H2 (g)＋CO2 (g)

起始物质的量（mol）2 3 0 0

变化物质的量（mol）1.2 1.2 1.2 1.2

平衡物质的量（mol）0.8 1.8 1.2 1.2

则0~4min内，CO2的平均反应速率为（1.2/2）÷4=0.15mol·L－1·min－1，

该温度平衡时的平衡常数为（0.6×0.6）/（0.4×0.9）=1；

②A、Qc=（3×2)/（1×2）≠1；B、Qc=（1×1)/（2×2）≠1；

C、Qc=（0.8×0.8)/（3×3）≠1；D、Qc=（1×1)/（0.5×2）=1；

则其中达到平衡的是D；

（4）先将CO2，H2全部转化为CO，H2O

A、CO (g)＋H2O (g) H2 (g)＋CO2 (g)

n起 0.5 2 1 1

n变 1 1 1 1

n终 1.5 3 0 0

所以相当于加入了1.5mol CO,和加入3molH2O, 增大了相同倍数，所以平衡不移动，CO的体积分数不变；

B 、CO (g)＋H2O (g) H2 (g)＋CO2 (g)

n起 1 1 1 1

n变 1 1 1 1

n终 2 2 0 0

所以相当于加入了2mol CO,和加入2molH2O , 相当增大了CO的浓度，所以平衡正向移动，所以CO的转化率增大了，但转化的CO的量少过加入CO的量所以，CO的体积分数大于x；

C 、CO (g)＋H2O (g) H2 (g)＋CO2 (g)

n起 0.5 1.5 0.4 0.4

n变 0.4 0.4 0.4 0.4

n终 0.9 1.9 0 0

所以相当于加入了0.9mol CO,和加入1.9molH2O , 相当增大了H2O的浓度所以平衡正向移动，所以CO的转化率增大了，CO的体积分数小于x；

D 、CO (g)＋H2O (g) H2 (g)＋CO2 (g)

n起 0.5 1.5 0.5 0.5

n变 0.5 0.5 0.5 0.5

n终 1 2 0 0

所以相当于加入了1mol CO,和加入2molH2O，所以CO的体积分数为x；答案选B。

考点：平衡常数，化学反应速率，平衡移动