Question

煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及熱值等問題。已知：
CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

 
試回答下列問題
（1）上述正向反應(yīng)是              反應(yīng) （填“放熱”或“吸熱”）
（2）要使上述反應(yīng)的逆反應(yīng)速率增大且平衡正反應(yīng)方向移動(dòng)，下列措施不可行的有         
A、加入催化劑    B、增大CO的物質(zhì)的量以提高體系的壓強(qiáng)
C、降低溫度       D、減小H₂的濃度
（3）向某密閉容器中充入2molCO和4molH₂O(g)，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為X，若維持容器的體積和溫度不變，起始物質(zhì)按下列四種配比充入該容器中，達(dá)到平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)不等于X的有         
A、1molCO(g)+4molH₂O+2molCO₂(g)+2molH₂(g)      B、2molCO(g)+2molH₂O+2molCO₂(g)+2molH₂(g)
C、1molCO(g)+3molH₂O+0.8molCO₂(g)+0.8molH₂(g)   D、1molCO(g)+3molH₂O+1molCO₂(g)+1molH₂(g)
（4）若反應(yīng)在800℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始CO和H₂O(g)共為5mol，水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為X；平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為y，則y隨x變化的函數(shù)關(guān)系式為y=         
（5）在VL密閉容器中通入10mol CO和10mol水蒸氣，在T℃達(dá)到平衡，然后急速通過堿石灰，將所得混合氣體燃燒，測(cè)得放出的熱量為2845KJ（已知CO燃燒熱為283KJ/mol，H2燃燒熱為286KJ/mol），則T℃平衡常數(shù)K=             ，T=         K（0℃時(shí)T=273K）

Answer 1

（10分）（每空2分）（1）放熱（2）ACD（3）BC（4）x（5）1      1073

試題分析：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；（2）A.加入催化劑只改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，錯(cuò)誤；B.增大CO的物質(zhì)的量以提高體系的壓強(qiáng)，CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，增大一氧化碳物質(zhì)的量平衡正向進(jìn)行，容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量增大，壓強(qiáng)增大，正確；C.反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降溫，速率減小平衡正向進(jìn)行，錯(cuò)誤；D.減小氫氣濃度，平衡正向進(jìn)行，但速率減小，錯(cuò)誤．（3）向某密閉容器中充入2molCO和4molH₂O（g），CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為X；A.采用極限分析法，1molCO（g）+4molH₂O+2molCO₂（g）+2molH₂（g），假如反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO和H₂O物質(zhì)的量為：3mol：6mol=1：2，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡相同，CO的體積分?jǐn)?shù)為x，不符合；B.采用極限分析法，2molCO（g）+2molH₂O+2molCO₂（g）+2molH₂（g），假如反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO和H₂O物質(zhì)的量為：3mol：3mol=1：1，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡正向進(jìn)行，CO的體積分?jǐn)?shù)大于x，符合；C.采用極限分析法，1molCO（g）+3molH₂O+0.8molCO₂（g）+0.8molH₂（g），假如反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO和H₂O物質(zhì)的量為：1.8mol：3.8mol=9：19，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡正向進(jìn)行，CO的體積分?jǐn)?shù)小于x，符合；D.采用極限分析法，1molCO（g）+3molH₂O+1molCO₂（g）+1molH₂（g），假如反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO和H₂O物質(zhì)的量為2mol：4mol=1：2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為x．不符合．
（4）因800℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)為1．
CO（g）+  H₂O（g）?    H₂（g）+  CO₂（g），
起始：5（1-x）     5x           0          0
轉(zhuǎn)化：5（1-x）y    5（1-x）y   5（1-x）y   5（1-x）y
平衡：5（1-x）（1-y）5（x-y+xy） 5（1-x）y   5（1-x）y
所以平衡常數(shù)k===1，解得y=x；（5）由方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）可知，有1molCO反應(yīng)則生成1molH₂，開始通入10molCO，所以平衡時(shí)，CO、H₂的物質(zhì)的量共為10mol．則平均燃燒熱為=284.5kJ/mol，利用平均值法計(jì)算CO、H₂的物質(zhì)的量之比，設(shè)CO、H₂物質(zhì)的量為x、y；x+y=10     283x+286y=2845    計(jì)算得到x=y=5mol；
利用三段式法求出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：10mol    10mol      0       0
轉(zhuǎn)化：5mol     5 mol      5mol    5mol
平衡：5mol     5mol      5mol    5mol
所以常數(shù)平衡常數(shù)為K==1；圖表分析可知溫度為800°C，T=273+800=1073K.