Question

已知可逆反应CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)，达到平衡时，K=，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。

（1）830K时，若起始时c（CO）=2 mol·L^-1，c（H₂O）=3 mol·L^-1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为____________；K值为_____________。

（2）830 K时，若只将起始时c（H₂O）改为6 mol·L^-1，则水蒸气的转化率为_______ 。

（3）若830 K时，起始浓度c（CO）=a mol·L^-1， c（H₂O）=b mol·L^-1，H₂的平衡浓度c（H₂）=c mol·L^-1

①a、b、c之间的关系式是_____________；②当a=b时，a=___________c。

Answer

40%125%c2=(a-c)(b-c)2

【解析】（1）设水蒸气反应的浓度为xmol·L－1

CO + H2O（g）CO2+H2，

1 1

1.2mol·L－1 xmol·L－1

x=1.2

所以水蒸气的转化率=1.2mol·L－1/3mol·L－1=40%；

CO + H2O（g） CO2 + H2，

起始/mol·L－1 2 3 0 0

反应/mol·L－1 1.2 1.2 1.2 1.2

平衡/mol·L－1 0.8 1.8 1.2 1.2

平衡常数K=1.2mol·L－1×1.2mol·L－1/(0.8mol·L－1×1.8mol·L－1)==1

答：水蒸气的转化率为40%，K值为1；

（2）设反应的水蒸气的浓度为y．

CO+H2O（g）CO2+H2，

起始/mol·L－1 2 6 0 0

反应 /mol·L－1 y y y y

平衡/mol·L－1 （2-y）（6-y） y y

K=y×y/((2-y)×(6-y))， 解得y=1.5mol·L－1，所以水蒸气的转化率为1.5mol·L－1/6mol·L－1=25%．

答：水蒸气的转化率为25%．

（3） CO+H2O（g）CO2+H2，

起始/mol·L－1 a b 0 0

反应 /mol·L－1 c c c c

平衡/mol·L－1 （a-c）（b-c） c c

K=c×c/((a-c)×(b-c))=1

c2=(a-c)(b-c)

当a=b时，代入上式，得a=2c。

点睛：（1）根据三段式解题法，求出反应混合物各组分浓度的变化量、平衡时各组分的浓度，转化率=水蒸气浓度变化量/水蒸气的起始浓度，K=C(CO 2)C(H 2)/C(CO)C(H 2O)。（2）温度不变，化学平衡常数不变，根据化学平衡常数求出反应掉的水蒸气的物质的量浓度，再根据转化率公式计算水蒸气的转化率．（3）温度不变，化学平衡常数不变，根据化学平衡常数为1，列出计算式。