Question

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题．已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）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	1

试回答下列问题
（1）上述正向反应是    反应 （填“放热”或“吸热”）
（2）要使上述反应的逆反应速率增大且平衡正反应方向移动，下列措施不可行的有   
A、加入催化剂    B、增大CO的物质的量以提高体系的压强
C、降低温度       D、减小H₂的浓度
（3）向某密闭容器中充入2molCO和4molH₂O（g），发生反应：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），当反应达平衡时，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）若反应在800℃时进行，设起始CO和H₂O（g）共为5mol，水蒸气的体积分数为X；平衡时CO的转化率为y，则y随x变化的函数关系式为y=   
（5）在VL密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气，在T℃达到平衡，然后急速通过碱石灰，将所得混合气体燃烧，测得放出的热量为2845KJ（已知CO燃烧热为283KJ/mol，H2燃烧热为286KJ/mol），则T℃平衡常数K=    ，T=     K
（0℃时T=273K）

Answer 1

【答案】分析：（1）由表可知，温度越高，平衡常数越小，反应进行程度越小，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热方向移动；
（2）逆反应速率增大且平衡正反应方向移动；
A、加入催化剂只改变反应速率不改变化学平衡；
B、增大CO的物质的量以提高体系的压强，反应是气体物质的量不变的反应，增大一氧化碳物质的量平衡正向进行，容器内气体物质的量增大，压强增大；
C、反应是放热反应，降温，正逆反应速率减小平衡正向进行；
D、减小氢气浓度，平衡正向进行，但正逆反应速率速率减小；
（3）此题考查判断全等平衡的方法，一般是将物质全部靠到一边进行极限转化，再与原反应进行比较来判断，若各物质与原来相等，则等效，否则不等效；
（4）反应在800℃时进行，平衡常数K=1，起始时水的物质的量为5xmol，转化的CO的物质的量为 5（1-x）ymol，利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量，代入800℃平衡常数，据此解答；
（5）CO、H₂的物质的量共为10mol，根据燃烧放出的热量求出CO、H₂各自的物质的量，利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量，代入平衡常数计算；
解答：解：（1）由表可知，温度越高，平衡常数越小，反应进行程度越小，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热方向移动，故正反应为放热反应，故答案为：放热；
（2）A、加入催化剂只改变反应速率不改变化学平衡，故A错误；
B、增大CO的物质的量以提高体系的压强，CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）反应是气体物质的量不变的反应，增大一氧化碳物质的量平衡正向进行，容器内气体物质的量增大，压强增大，故B正确；
C、反应是放热反应，降温，速率减小平衡正向进行，故C错误；
D、减小氢气浓度，平衡正向进行，但速率减小，故D错误；
故选ACD．
（3）向某密闭容器中充入2molCO和4molH₂O（g），CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），当反应达平衡时，CO的体积分数为X；
A、采用极限分析法，1molCO（g）+4molH₂O+2molCO₂（g）+2molH₂（g），假如反应完全转化为CO和H₂O物质的量为：3mol：6mol=1：2，反应前后气体体积不变，平衡相同，CO的体积分数为x，故A不符合；
B、采用极限分析法，2molCO（g）+2molH₂O+2molCO₂（g）+2molH₂（g），假如反应完全转化为CO和H₂O物质的量为：3mol：3mol=1：1，反应前后气体体积不变，平衡正向进行，CO的体积分数大于x，故B符合；
C、采用极限分析法，1molCO（g）+3molH₂O+0.8molCO₂（g）+0.8molH₂（g），假如反应完全转化为CO和H₂O物质的量为：1.8mol：3.8mol=9：19，反应前后气体体积不变，平衡正向进行，CO的体积分数小于x，故C符合；
D、采用极限分析法，1molCO（g）+3molH₂O+1molCO₂（g）+1molH₂（g），假如反应完全转化为CO和H₂O物质的量为2mol：4mol=1：2，当反应达到平衡时，CO的体积分数为x．故D不符合；
故选BC．
（4）因800℃时反应平衡常数为1．
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：5（1-x）       5x          0           0
转化：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
所以平衡常数k===1，解得y=x，
故答案为：y=x；
（5）由方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）可知，有1molCO反应则生成1molH₂，开始通入10molCO，所以平衡时，CO、H₂的物质的量共为10mol．则平均燃烧热为=284.5kJ/mol，
利用平均值法计算CO、H₂的物质的量之比，设CO、H₂物质的量为x、y；
x+y=10
283x+286y=2845
计算得到x=y=5mol；
利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量，
       CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：10mol   10mol       0        0
转化：5mol    5 mol     5mol      5mol
平衡：5mol    5mol      5mol      5mol
所以常数平衡常数为K===1；
图表分析可知温度为800°C，T=273+800=1073K
故答案为：1；1073；
点评：本题考查了化学平衡的影响因素分析，等效平衡的应用判断，极值转化是解题的关键，平衡常数只受温度影响，同一反应温度不变，平衡常数不变．题目难度中等．