Question

目前工业上通常用生产水煤气的方法获得，反应的化学方程为：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0．若在某一容积为4L的密闭容器内，加入2.0mol的CO和3.0mol的H₂O（g），在催化剂存在的条件下于850℃高温加热，发生上述反应，反应中CO₂的浓度随时间变化情况如图所示：
（1）①根据上图数据，请计算出在850℃时该反应的化学平衡常数K（850℃）=

 

．②平衡时CO的转化率是

 

．
（3）若该反应的在750℃时达到化学平衡状态，则此时的平衡常数K（750℃）

 

K（850℃）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0mol CO、3.0mol H₂O（g）、10mol的CO₂和x mol H₂，则：
①当x=5.0时，上述反应向

 

（填“正方应”或“逆反应”）方向进行．
②若要使上述反应开始向正反应方向进行，则x应满足的条件是

 

．
③在850℃时，若设x=5.0和x=6.0，其他物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H₂的体积分数分别为a%和b%，则a

 

b（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据平衡常数指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值进行解答；平衡时CO的转化率等于转化量与起始量之比；
（2）正反应放热，故升温平衡左移，平衡常数减小；
（3）①反应混合物各物质的量系数相同都为1，利用物质的量代替浓度，计算浓度商Qc，根据浓度商Qc与平衡常数k的关系判断．Qc＞k平衡向逆反应进行，Qc=k反应处于平衡状态，Qc＜k平衡向正反应进行；
②用x表示出浓度商Q_c，平衡向正反应移动，应满足浓度商Qc＜k，据此计算判断；
③增大一种生产物（氢气）的体积分数，平衡向逆反应方向移动，平衡移动的结果是降低这种增大的幅度，故平衡后氢气的体积分数还是大于原来的．

解答： 解：（1）①利用三段式法计算，
                     CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度/（mol?L^-1 ）：

2

4

     

3

4

        0        0
转化浓度/（mol?L^-1 ）：0.3     0.3      0.3      0.3
平衡浓度/（mol?L^-1 ）：0.2    0.45      0.3       0.3
因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以K（850℃）=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

0.3×0.3

0.2×0.45

=1，
故答案为：1；
②平衡时CO的转化率=

0.3

0.5

×100%=60%，故答案为：60%；
（2）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H＜0，正反应放热，故升温平衡左移，平衡常数减小，K（750℃）大于K（850℃），故答案为：大于；
（3）①此时的浓度商Q_c=

1×5

1×3

=1.67，大于平衡常数1，故平衡向逆反应方向移动，故答案为：逆反应；
②平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数，即

1×x

1×3

＜1，解得x＜3，故答案为：x＜3；
③加入6mol氢气所到达的平衡，可以等效为在加入5mol氢气到达平衡后再加入1mol氢气，增大一种生产物（氢气）的体积分数，平衡向逆反应方向移动，平衡移动的结果是降低这种增大的幅度，但平衡后氢气的体积分数还是大于原来的，故得H₂的体积分数分别为a%＜b%，
故答案为：小于．

点评：本题考查转化率、化学平衡有关计算、化学平衡移动与影响因素等，注意平衡常数的应用、平衡移动的本质是解答的关键，题目难度中等．