Question

（12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)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

请回答下列问题：

（1）该反应逆反应的化学平衡常数表达式为K ＝                       。

（2）上述正反应方向是       反应（填“放热”或“吸热”）。

（3）850℃时在体积为10L反应器中，通入一定量的CO和H₂O(g)发生上述反应，CO和H₂O(g)浓度变化如下图，则0～4 min的平均反应速率v(CO)＝        mol·L^－1·min^－1。

（4）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表。

①表中3 min～4 min之间反应处于        状态；C₁数值         0.08 mol·L^－1（填大于、小于或等于）。

②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

（5）若在500℃时进行，若CO、H₂O的起始浓度均为0.020 mol·L^－1，在该条件下，CO的最大转化率为：     。

Answer

（1）；（2）放热；（3）0.03；（4）①平衡；大于；②D、A；（5）75%

【解析】

试题分析：（1）根据平衡常数的定义，该反应逆反应的化学平衡常数表达式为；（2）升高温度，该反应平衡常数减小，所以正反应放热；（3）0～4 min的平均反应速率v(CO)=0.03 mol·L－1·min－1；（4）①3 min～4 min时各物质的浓度均没变，所以处于平衡状态；850℃时，CO的平衡浓度为0.08 mol·L－1，升高温度，平衡左移，所以CO的平衡浓度增大，故C1数值大于0.08 mol·L－1；②4 min～5 min，CO、H2O的浓度都增大了0.036 mol·L－1，CO2的浓度减小0.036 mol·L－1，故改变的条件为增加氢气浓度；5 min～6 min CO浓度减小，H2O浓度增大，所以改变的条件为增加水蒸气；（5）500℃时K=9，设消耗的CO的浓度为x，则CO平衡浓度为(0.020—x) mol·L－1，H2O的平衡浓度为(0.020—x) mol·L－1，CO2的平衡浓度x、H2的平衡浓度x；，x=0.015 mol·L－1，所以CO的最大转化率为75%。

考点：本题考查化学反应速率、平衡常数、平衡转化率。