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）在800℃發(fā)生上述反應，以表中的物質的量投入恒容反應器，其中向正反應方向移動的有    （選填A、B、C、D、E）；

	n（CO）	n（H2O）	n（H2）	n（CO2）
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	3	3	0	0
D	0.5	2	1	1
E	3	1	2	1

（2）在1L密閉容器中通入10 molCO和10 mol水蒸氣，在500℃下經(jīng)過30s達到平衡，則30s內CO的平均反應速率為              。
（3）已知在一定溫度下，C（s）+CO₂（g）2CO（g）平衡常數(shù)K；K的表達式             ；
C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g） 平衡常數(shù)K₁；
CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）平衡常數(shù)K₂；
則K、K₁、K₂之間的關系是： 　　　 ；
（4）某溫度下C（s）+CO₂（g）2CO（g）能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是________。
A.c(CO₂)＝c(CO)            B.K不變                C.容器中的壓強不變
D.v_正(CO)＝2v_正(CO₂)       E.c(CO)保持不變         F.混合氣體相對分子質量不變
（5）如圖1所示，在甲、乙兩容器中都充入1molC和1molCO₂，并使甲、乙兩容器初始容積相等。在相同溫度下發(fā)生反應C（s）+CO₂（g）2CO（g），并維持反應過程中溫度不變。已知甲容器中
CO₂的轉化率隨時間變化的圖像如圖2所示，請在圖2中畫出乙容器中CO₂的轉化率隨時間變化的圖像。

圖1                                       圖2

Answer 1

（1）BCE                                （2） 0.25mol·L^－1·s^－1          
（3）K=   K=K₁/K₂         （4）CEF
（5）

試題分析：（1）先求各個情況下的生成物濃度冪之積與反應濃度冪之積的比：Q(A)＝1.2；Q(B)＝0.25；Q(D)＝1；Q(E)＝0.67；可以看出只有BCE向正反應方向移動，而A是逆向移動，D已達到平衡狀態(tài)。
CO（g）+H₂O（g） H₂（g）+CO₂（g）
起始： 10mol    10mol          0        0
變化： x        x              x        x
平衡：(10－x)   (10－x)         x        x
依題意有：
解之得：X=7.5mol
則30s內CO的平均反應速率為：
因為碳是固體，因此濃度是定值，在平衡常數(shù)表達式中不寫出碳。
①   C（s）+CO₂（g）2CO（g）            平衡常數(shù)K；
②   C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）    平衡常數(shù)K₁；
③   CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）  平衡常數(shù)K₂；
①就等于②－③，因此平衡常數(shù)K=K₁/K₂ 
（5）乙相當于甲在相同條件下達到平衡后再減小壓強，平衡繼續(xù)右移，二氧化碳的轉化率增大，但是達到平衡的時間會加長，因為壓強減小，減慢了反應的速率。