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）在800℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有    （选填A、B、C、D、E）；

	n（CO）	n（H2O）	n（H2）	n（CO2）
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	3	3	0	0
D	0.5	2	1	1
E	3	1	2	1

（2）在1L密闭容器中通入10 molCO和10 mol水蒸气，在500℃下经过30s达到平衡，则30s内CO的平均反应速率为              。
（3）已知在一定温度下，C（s）+CO₂（g）2CO（g）平衡常数K；K的表达式             ；
C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g） 平衡常数K₁；
CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）平衡常数K₂；
则K、K₁、K₂之间的关系是： 　　　 ；
（4）某温度下C（s）+CO₂（g）2CO（g）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A.c(CO₂)＝c(CO)            B.K不变                C.容器中的压强不变
D.v_正(CO)＝2v_正(CO₂)       E.c(CO)保持不变         F.混合气体相对分子质量不变
（5）如图1所示，在甲、乙两容器中都充入1molC和1molCO₂，并使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应C（s）+CO₂（g）2CO（g），并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中
CO₂的转化率随时间变化的图像如图2所示，请在图2中画出乙容器中CO₂的转化率随时间变化的图像。

图1                                       图2

Answer 1

（1）BCE                                （2） 0.25mol·L^－1·s^－1          
（3）K=   K=K₁/K₂         （4）CEF
（5）

试题分析：（1）先求各个情况下的生成物浓度幂之积与反应浓度幂之积的比：Q(A)＝1.2；Q(B)＝0.25；Q(D)＝1；Q(E)＝0.67；可以看出只有BCE向正反应方向移动，而A是逆向移动，D已达到平衡状态。
CO（g）+H₂O（g） H₂（g）+CO₂（g）
起始： 10mol    10mol          0        0
变化： x        x              x        x
平衡：(10－x)   (10－x)         x        x
依题意有：
解之得：X=7.5mol
则30s内CO的平均反应速率为：
因为碳是固体，因此浓度是定值，在平衡常数表达式中不写出碳。
①   C（s）+CO₂（g）2CO（g）            平衡常数K；
②   C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）    平衡常数K₁；
③   CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）  平衡常数K₂；
①就等于②－③，因此平衡常数K=K₁/K₂ 
（5）乙相当于甲在相同条件下达到平衡后再减小压强，平衡继续右移，二氧化碳的转化率增大，但是达到平衡的时间会加长，因为压强减小，减慢了反应的速率。