Question

煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及熱值等問題．已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

試回答下列問題
（1）上述正向反應(yīng)是    反應(yīng) （填“放熱”或“吸熱”）
（2）要使上述反應(yīng)的逆反應(yīng)速率增大且平衡正反應(yīng)方向移動(dòng)，下列措施不可行的有   
A、加入催化劑    B、增大CO的物質(zhì)的量以提高體系的壓強(qiáng)
C、降低溫度       D、減小H₂的濃度
（3）向某密閉容器中充入2molCO和4molH₂O（g），發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為X，若維持容器的體積和溫度不變，起始物質(zhì)按下列四種配比充入該容器中，達(dá)到平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)不等于X的有   
A、1molCO（g）+4molH₂O+2molCO₂（g）+2molH₂（g）      B、2molCO（g）+2molH₂O+2molCO₂（g）+2molH₂（g）
C、1molCO（g）+3molH₂O+0.8molCO₂（g）+0.8molH₂（g）   D、1molCO（g）+3molH₂O+1molCO₂（g）+1molH₂（g）
（4）若反應(yīng)在800℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始CO和H₂O（g）共為5mol，水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為X；平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為y，則y隨x變化的函數(shù)關(guān)系式為y=   
（5）在VL密閉容器中通入10mol CO和10mol水蒸氣，在T℃達(dá)到平衡，然后急速通過堿石灰，將所得混合氣體燃燒，測得放出的熱量為2845KJ（已知CO燃燒熱為283KJ/mol，H2燃燒熱為286KJ/mol），則T℃平衡常數(shù)K=    ，T=     K
（0℃時(shí)T=273K）

Answer 1

【答案】分析：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；
（2）逆反應(yīng)速率增大且平衡正反應(yīng)方向移動(dòng)；
A、加入催化劑只改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡；
B、增大CO的物質(zhì)的量以提高體系的壓強(qiáng)，反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，增大一氧化碳物質(zhì)的量平衡正向進(jìn)行，容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量增大，壓強(qiáng)增大；
C、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降溫，正逆反應(yīng)速率減小平衡正向進(jìn)行；
D、減小氫氣濃度，平衡正向進(jìn)行，但正逆反應(yīng)速率速率減�。�
（3）此題考查判斷全等平衡的方法，一般是將物質(zhì)全部靠到一邊進(jìn)行極限轉(zhuǎn)化，再與原反應(yīng)進(jìn)行比較來判斷，若各物質(zhì)與原來相等，則等效，否則不等效；
（4）反應(yīng)在800℃時(shí)進(jìn)行，平衡常數(shù)K=1，起始時(shí)水的物質(zhì)的量為5xmol，轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為 5（1-x）ymol，利用三段式法求出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，代入800℃平衡常數(shù)，據(jù)此解答；
（5）CO、H₂的物質(zhì)的量共為10mol，根據(jù)燃燒放出的熱量求出CO、H₂各自的物質(zhì)的量，利用三段式法求出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，代入平衡常數(shù)計(jì)算；
解答：解：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
（2）A、加入催化劑只改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，故A錯(cuò)誤；
B、增大CO的物質(zhì)的量以提高體系的壓強(qiáng)，CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，增大一氧化碳物質(zhì)的量平衡正向進(jìn)行，容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量增大，壓強(qiáng)增大，故B正確；
C、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降溫，速率減小平衡正向進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；
D、減小氫氣濃度，平衡正向進(jìn)行，但速率減小，故D錯(cuò)誤；
故選ACD．
（3）向某密閉容器中充入2molCO和4molH₂O（g），CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為X；
A、采用極限分析法，1molCO（g）+4molH₂O+2molCO₂（g）+2molH₂（g），假如反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO和H₂O物質(zhì)的量為：3mol：6mol=1：2，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡相同，CO的體積分?jǐn)?shù)為x，故A不符合；
B、采用極限分析法，2molCO（g）+2molH₂O+2molCO₂（g）+2molH₂（g），假如反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO和H₂O物質(zhì)的量為：3mol：3mol=1：1，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡正向進(jìn)行，CO的體積分?jǐn)?shù)大于x，故B符合；
C、采用極限分析法，1molCO（g）+3molH₂O+0.8molCO₂（g）+0.8molH₂（g），假如反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO和H₂O物質(zhì)的量為：1.8mol：3.8mol=9：19，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡正向進(jìn)行，CO的體積分?jǐn)?shù)小于x，故C符合；
D、采用極限分析法，1molCO（g）+3molH₂O+1molCO₂（g）+1molH₂（g），假如反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO和H₂O物質(zhì)的量為2mol：4mol=1：2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為x．故D不符合；
故選BC．
（4）因800℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)為1．
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：5（1-x）       5x          0           0
轉(zhuǎn)化：5（1-x）y      5（1-x）y   5（1-x）y   5（1-x）y
平衡：5（1-x）（1-y）5（x-y+xy） 5（1-x）y   5（1-x）y
所以平衡常數(shù)k===1，解得y=x，
故答案為：y=x；
（5）由方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）可知，有1molCO反應(yīng)則生成1molH₂，開始通入10molCO，所以平衡時(shí)，CO、H₂的物質(zhì)的量共為10mol．則平均燃燒熱為=284.5kJ/mol，
利用平均值法計(jì)算CO、H₂的物質(zhì)的量之比，設(shè)CO、H₂物質(zhì)的量為x、y；
x+y=10
283x+286y=2845
計(jì)算得到x=y=5mol；
利用三段式法求出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，
       CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：10mol   10mol       0        0
轉(zhuǎn)化：5mol    5 mol     5mol      5mol
平衡：5mol    5mol      5mol      5mol
所以常數(shù)平衡常數(shù)為K===1；
圖表分析可知溫度為800°C，T=273+800=1073K
故答案為：1；1073；
點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡的影響因素分析，等效平衡的應(yīng)用判斷，極值轉(zhuǎn)化是解題的關(guān)鍵，平衡常數(shù)只受溫度影響，同一反應(yīng)溫度不變，平衡常數(shù)不變．題目難度中等．