Question

( 10分)低碳经济呼唤新能源和清洁环保能源。煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g) + H₂O(g)H₂(g) + CO₂(g)  △H＝ a kJ·mol^－1 的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	400	500	850
平衡常数	9.94	9	1

（1）上述正反应方向是      反应（填“放热”或“吸热”）。

t₁℃时物质浓度（mol/L）的变化

  

时间（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

（2） t₁℃(高于850℃)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表。①与2min时相比，3min时密闭容器中混合气体的平均摩尔质量           (填增大、减小或不变)。

②表中3 min～4 min之间反应处于         状态；CO的体积分数        16% (填大于、小于或等于)。

③反应在4 min～5 min，平衡向逆方向移动，可能的原因是____(单选)，表中5 min～6 min之间数值发生变化，可能的原因是______(单选)。

A．增加水蒸气       B．降低温度       C．使用催化剂     D．增加氢气浓度

（3）若在500℃时进行，若CO、H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的最大转化率为         。

Answer

1）放热（2）①不变   ②化学平衡   大于   ③D    A（3）75%

【解析】

试题分析：（1）题随着温度的升高，平衡常数在降低，说明该反应的正反应是放热反应。

（2）①密闭容器中混合气体的平均摩尔质量=混合气体的总质量÷总的物质的量，由于是在密闭容器中，2min时和3min时混合气体的总质量不变，而且该反应是一个等体积反应及以2min时和3min时混合气体的总的物质的量也不变，所以与2min时相比，3min时密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变。②表中3 min和4 min时反应物和生成物的浓度均没有发生变化，所以3 min～4 min之间反应处于化学平衡状态，CO的体积分数的体积分数大于16%。

③反应在4 min～5 min，平衡向逆方向移动，可能的原因是升高了温度，增加了生成物的浓度，故选D，表中5 min～6 min之间，生成物的浓度在增加，平衡向正反应方向移动，同时水蒸气的浓度也在增加，故可能的原因是增加了水蒸气的量，选A.

(3)题反应在500℃时进行时平衡常数是9，设达到平衡时H2的物质的量为X，此时可解得X=0.005，所以CO的转化率为75%

考点：化学平衡方向移动的判断以及化学平衡常数的相关计算