Question

【題目】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(cè)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】
（1）放熱
（2）A,C,D
（3）B,C
（4）x
（5）1；1073
【解析】解答：（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)，所以答案是：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，
所以答案是：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
所以答案是：1；1073；
分析：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．
【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)的含義和化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征，掌握指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變的狀態(tài)；化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）即可以解答此題．