Question

實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策，是應(yīng)對全球氣候問題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇．化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求．試運用所學(xué)知識，解決下列問題：
（1）已知某反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(H2)c(CO)

c(H2O)

，該條件下每消耗3g水蒸氣，需吸收22kJ的熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

 

（2）已知在一定溫度下，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）平衡常數(shù)K₁；CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常數(shù)K₂；C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）  平衡常數(shù)K₃；則K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系是：

 

．
（3）煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實際問題．已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時，會發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是

 

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），若在800℃時進(jìn)行，設(shè)起始時CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的平衡轉(zhuǎn)化率  為：

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義判斷反應(yīng)的方程式；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式推斷；
（3）溫度升高K值減小，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；令CO的濃度變化為c，用三段式表示出各物質(zhì)變化的濃度、平衡時的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)計算．

解答： 解：（1）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，平衡常數(shù)中，分子為生成物，分母為反應(yīng)物，再結(jié)合質(zhì)量守恒定律，所以該反應(yīng)的方程式為
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式可知：K₁=

c2(CO)

c(CO2)

，K₂=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

，K₃=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

，所以：K₃=K₁×K；
故答案為：K₃=K₁×K₂；
（3）溫度升高K值減小，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
對于反應(yīng) CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
開始（mol/L）：0.02 0.02 0 0
變化（mol/L）：c c c c
平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c c c
所以

c×c

(0.02-c)(0.02-c)

=9，解得c=0.015，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%．
故答案為：放熱；75%．

點評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、平衡移動相關(guān)計算等，題目較為綜合，涉及多方面的知識，難度中等，注意把握等效平衡的解題應(yīng)用．