Question

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

回答下列問題
（1）該反應的平衡常數表達式K=        ，ΔH=        0(填“<”、“>”、“=”）
（2）已在一定溫度下，C(s) +CO₂ (g)2CO (g)平衡常數K₁；
C (s) +H₂O(g)CO(g) +H₂ (g)平衡常數K₂則K、K₁、K₂,之間的關系是        :
（3）800⁰C時，向一個10L的恒容反應器中充入0.40molCO和1.60mol水蒸氣，經一段時間后反應達到平衡，此時CO的轉化率為         ：若保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0. 10molCO和0.40molCO₂，此時v_正        v_逆 (填“>”、“=”或“<”）。

Answer 1

(7分)（1） C（CO₂）C（H₂）/C（CO） C（H₂O）,(1分) ，< (1分)；
（2） K＝K₂/K₁ (1分)        （3）80% (2分)；＝(2分)

試題分析：（1）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據反應的化學方程式可知，該反應的平衡常數表達式K＝。根據表中的數據可知，隨著溫度的升高，平衡常數K是減小的，這說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，所以正方應是放熱反應，即△H＜0。
（2）根據蓋斯定律可知，②－①即得到反應CO (g) +H₂O (g)H₂ (g) +CO₂ (g)，所以平衡常數之間的關系是K＝K₂/K₁。
CO (g) +H₂O (g)H₂ (g) +CO₂ (g)
起始濃度（mol/L）    0.040   0.16       0       0
轉化濃度（mol/L）    x       x          x       x
平衡濃度（mol/L）  0.040－x  0.16－x    x       x
則根據該溫度下的平衡常數可知
解得x＝0.032mol/L
所以CO的轉化率＝
若保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0. 10molCO和0.40molCO₂，則此時CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度分別是（mol/L）0.018、0.128、0.072、0.032，所以Q＝，所以反應仍然是平衡狀態，則正逆反應速率相等。
點評：該題是中等難度的試題，也是高考中的常見題型。試題針對性強，主要是考查學生對平衡常數含義、表達式以及有關應用的熟悉了解程度，旨在培養學生的邏輯思維能力和規范答題能力。在進行可逆反應的有關計算時，一般采用“三段式”進行，即分別列出起始量、轉化量和平衡量或某深刻的量，然后依據已知條件列式計算即可。