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(填“＞”或“＜”)。

（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0～4 min时平均反应速率v(CO)＝__。

（3）400℃时，压强恒定的密闭容器中进行上述反应。该可逆反应达到平衡的标志是__(填字母)。

A．v_逆(H₂)＝v_正(CO)

B．容器的总体积不再随时间而变化

C．混合气体的密度不再随时间变化

D．CO、H₂O、CO₂、H₂的分子数之比为1∶1∶1∶1

（4）若在500℃时进行，且CO、H₂O(g)的起始浓度均为0.020mol•L^-1，该条件下，CO的最大转化率为__。

（5）若在850℃时进行，某时刻时测得CO(g)、H₂O(g)、CO₂(g)、H₂(g)的物质的量分别为1mol、0.5mol、0.6mol、0.6mol，此时V_正__V_逆。(填“＞”或“＜”或“=”)

（6）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__。

Answer

K= ＜ 0.03mol•L-1•min-1 A 75% ＞ y＝x

【解析】

（1）首先根据给出的平衡常数可以看出，随着温度的升高平衡常数在减小，说明该反应是一个放热反应；

（2）根据化学反应速率的公式来列方程即可，注意单位；

（3）可逆反应达到平衡的标志是各物质的浓度（或者物质的量）不再发生改变，据此来分析选项即可，万变不离其宗；

（4）转化率即，据此来列方程即可，此处的量可以代入浓度、物质的量、质量等等；

（5）850℃下的平衡常数已知，算出浓度商再和平衡常数进行比较即可；

（6）列出平衡常数的表达式再进行分析。

（1）列出反应的平衡常数表达式：，随着温度升高平衡常数逐渐减小，说明正反应放热，即；

（2）在0~4分钟内，的浓度变化了0.12mol/L，因此；

（3）A.该项表明正反应速率和逆反应速率相等，即达到平衡状态，A项正确；

B.反应前后气体分子数不变，因此就算是恒压容器，体积也是保持不变的，故不能说明反应达到了平衡状态，B项错误；

C.反应前后气体分子数不变，因此气体密度保持不变，不能说明反应达到了平衡状态，C项错误；

D.分子数为1:1:1:1不能说明反应达到平衡状态，只有各物质的浓度保持不变时才能说明反应达到平衡状态，D项错误；

答案选A；

（4）设反应中生成了x mol/L的，根据计量比不难看出生成的也为x mol/L，则平衡常数可以表达为，解得，转化率，则转化率最大为75%；

（5）假设容器的浓度为1L，求出此时的浓度商：，而850℃下的平衡常数K为1，，此时尚未达到平衡，反应还将正向进行，因此正反应速率大于逆反应速率；

（6）因800℃时反应平衡常数为1，起始时水蒸气的物质的量为x mol，CO的物质的量为，反应中转化的的物质的量为，根据化学计量比不难发现消耗的水蒸气、生成的、生成的均为，代入平衡常数表达式：，化简得出。