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）若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：

 

．
（3）在VL密闭容器中通入10molCO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2842kJ（已知：CO燃烧为-283kJ/mol，H₂燃烧热为-286/kJmol），则T℃时平衡常数K=

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,反应热和焓变,化学平衡常数的含义

专题：化学平衡专题

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）到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为cmol/L，根据三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，再利用平衡常数列方程，求出c，再利用转化率定义计算；
（3）CO、H₂的物质的量各为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）设CO的浓度变化量为c，三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，
               CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：0.02    0.020     0        0
转化（mol/L）：c       c         c        c
平衡（mol/L）：0.02-c  0.02-c    c        c
代入500℃时反应平衡常数有k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

c2

(0.02-c)2

=9，解得c=0.015，
CO的最大所以转化率为

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%，
故答案为：75%；
（3）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

2842KJ

10mol

=284.2kJ/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=2842
计算得到x=6mol，y=4mol；
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：4mol   4mol       4mol      4mol
平衡：6mol    6mol      4mol      4mol
所以T℃时反应的平衡常数为K=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

4×4

6×6

=

4

9

，
故答案为：

4

9

．

点评：本题主要考查平衡计算方法，平衡常数影响因素分析和计算应用，主要是利用燃烧热计算平衡常数的方法应用，难度较大，掌握基础是关键．