Question

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题．已知：CO（g）+H2O（g）═H2（g）+CO2（g）平

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题．已知：CO（g）+H2O（g）═H2（g）+CO2（g）平衡常数随温度的变化如下表： 温度/℃ 400 500 800 平衡常数Kc 9.94 9 1试回答下列问题：（1）该反应为______反应（填放热或吸热），在800℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有______（选填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密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气，在500℃下经过30s达到平衡，则30s内CO的平均反应速率为______．（3）已知在一定温度下，C（s）+CO2（g）═2CO（g）平衡常数K的表达式______；C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g） 平衡常数K1；CO（g）+H2O（g）═H2（g）+CO2（g）平衡常数K2；则K、K1、K2之间的关系是：______；（4）某温度下C（s）+CO2（g）═2CO（g）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是______．A．c（CO2）=c（CO） B．容器中的压强不变 C． v正（CO）=2v正（CO2）D．c（CO）保持不变 E．混合气体相对分子质量不变（5）如图1所示，在甲、乙两容器中都充入1mol C和1mol CO2，并使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应C（s）+CO2（g）═2CO（g），并维持反应过程中温度不变．已知甲容器中CO2的转化率随时间变化的图象如图2所示，请在图2中画出乙容器中CO2的转化率随时间变化的图象．

Answer 1

（1）由表可知，温度越高，平衡常数越小，反应进行程度越小，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热方向移动，故正反应为放热反应；反应在同一容器内进行，体积相同，方程式中各物质的化学计量数都是1，所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值，800℃时反应平衡常数为1．
A、k=

2×3

1×5

=

6

5

，大于1，反应向逆反应进行，故A错误；
B、k=

1×1

2×2

=

1

4

，小于1，反应向正反应进行，故B正确；
C、开始只有CO、H₂，反应向正反应进行，故C正确；
D、k=

1×1

0.5×2

=1，处于平衡状态，故D错误；
E、k=

2×1

3×1

=

2

3

，小于1，反应向正反应进行，故E正确；
故答案为：放热，BCE；
（2）设平衡时，氢气的浓度为xmol/L，则二氧化碳的浓度为xmol/L，一氧化碳和水蒸气的浓度为（10-x）mol/L，则k=

x×x

(10?x)×(10?x)

=9，x=7.5，参加反应的一氧化碳的浓度为：7.5mol/L，故30s内CO的平均反应速率为

7.5mol/L

30s

=0.25mol/（L?S），
故答案为：0.25mol/（L?S）；
（3）反应①C（s）+CO₂（g） 2CO（g）平衡常数K=

c2(CO)

c(CO2)

；
反应②C（s）+H₂O（g） CO（g）+H₂（g）平衡常数K₁=

c(H2)c(CO)

c(H2O)

，
反应③CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g） 平衡常数K₂=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

，
反应②-反应③得反应①，所以K=

K1

K2

．
故答案为：

c2(CO)

c(CO2)

，K=

K1

K2

；
（4）A．c（CO₂）=c（CO）不能判断化学平衡状态，和起始量有关，故A错误；
B．该反应为反应前后气体体积不等的反应，故容器中的压强不变可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故B正确；
C． v_正（CO）=2v_正（CO₂），不能作为平衡状态的判据，故C错误；
D．c（CO）保持不变，可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故D正确；
E．混合气体相对分子质量不变，可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故E正确，
故答案为：BDE；
（5）C（s）+CO₂（g） 2CO（g），随着反应的进行，甲中压强逐渐增大，而乙是恒压，故乙相对于甲而言，相当于减小压强，平衡正向移动，化学反应速率减慢，二氧化碳的转化率增大，故乙容器中CO₂的转化率随时间变化的图象为：