Question

【題目】化學(xué)在可持續(xù)發(fā)展和能源的綜合利用作出了巨大貢獻(xiàn)。煤、石油、天然氣這些化石能源如何更好的綜合利用，相關(guān)技術(shù)日益成熟，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）制水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為___；

②下列能增大碳的轉(zhuǎn)化率的措施是___；(填寫相應(yīng)字母)

A．加入C(s) B．加入H2O(g) C．升高溫度 D．增大壓強(qiáng)

（2）已知：反應(yīng)Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)的平衡常數(shù)為K1；反應(yīng)Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)的平衡常數(shù)為K2。不同溫度時(shí)K1、K2的值如下表：

溫度/K	K1	K2
973	1.47	2.38
1173	2.15	1.67

根據(jù)表中數(shù)據(jù)：

①計(jì)算反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 溫度在973 K時(shí)的K＝__；(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后2位)

②反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)是___(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

③已知在溫度為T時(shí)，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)K＝0.32，在該溫度下，已知c始(CO)＝1mol·L－1，c始(H2O)＝1mol·L－1，某時(shí)刻經(jīng)測(cè)定CO的轉(zhuǎn)化率為10%，則該反應(yīng)__(填“已經(jīng)”或“沒(méi)有”)達(dá)到平衡，此時(shí)刻v正___v逆(填“＞”、“＜”或“=”)。

Answer 1

【答案】K= BC 0.62 吸熱 沒(méi)有 ＞

【解析】

(1)①平衡常數(shù)表達(dá)式是生成物濃度冪之積比反應(yīng)物濃度冪之積，固體和純液體不代入表達(dá)式；

②在不改變碳的量情況下，改變條件使平衡正向移動(dòng)；

(2)①溫度為973K時(shí)，Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)①、Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)②，將方程式①-②得反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，則CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)K=；

②結(jié)合反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)在1173K時(shí)的平衡常數(shù)，判斷平衡移動(dòng)的方向，確定△H；

③計(jì)算此時(shí)的濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。

(1)①根據(jù)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)可知平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=；

②A．加入C(s)，平衡不移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

B．加入H2O(g)，平衡正向移動(dòng)，碳的轉(zhuǎn)化率變大，故B正確；

C．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，碳的轉(zhuǎn)化率變大，故C正確；

D．增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，碳的轉(zhuǎn)化率變小，故D錯(cuò)誤；

故選BC；

(2)①溫度為973K時(shí)，Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)①、Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)②，將方程式①-②得反應(yīng)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，則CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的K===0.62；

②反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)在1173K時(shí)的平衡常數(shù)K===1.29＞0.62，說(shuō)明溫度升高，平衡常數(shù)增大，反應(yīng)正向移動(dòng)，△H＞0，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；

③已知在T℃時(shí)，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)K=0.32，在該溫度下，已知c始(CO)=1molL-1，c始(H2O)=1molL-1，某時(shí)刻經(jīng)測(cè)定CO的轉(zhuǎn)化率為10%，反應(yīng)的CO濃度為0.1mol/L，則

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始濃度(mol/L) 1 1 0 0

變化濃度(mol/L) 0.1 0.1 0.1 0.1

某時(shí)刻濃度(mol/L) 0.9 0.9 0.1 0.1

則該反應(yīng)的濃度商Qc==0.012＜K=0.32，反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)正向進(jìn)行，v正＞v逆。