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）的

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）的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）上述正向反应是：______反应（选填：放热、吸热）．（2）在800℃发生上述反应，以右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）．（3）若在500℃时进行，若CO、H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的最大转化率为：______．（4）若在800℃进行，设起始时CO和H2O（g）共为5mol，水蒸气的体积分数为x；平衡时CO转化率为y，试推导y随x变化的函数关系式． A B C D E n（CO2） 3 1 0 1 1 n（H2） 2 1 0 1 2 n（CO） 1 2 3 0.5 3 n（H2O） 5 2 3 2 1

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；
故答案为：放热；
（2）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=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2×3

1×5

=

6

5

，大于1，反应向逆反应进行，故A错误；
B、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

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=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

1×1

0.5×2

=1，处于平衡状态，故D错误；
E、k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

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：BCE；
（3）设CO的浓度变化量为c，三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，
               CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：0.02    0.020     0        0
转化（mol/L）：c       c         c        c
平衡（mol/L）：0.02-c  0.02-c    c        c
代入500℃时反应平衡常数有k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

c×c

(0.02?c)(0.02?c)

=9，解得c=0.015，
CO的最大所以转化率为

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%，
故答案为：75%；
（4）若在800℃进行，设起始时CO和H₂O（g）共为5mol，水蒸气的体积分数为x；平衡时CO转化率为y，试推导y随x变化的函数关系式：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），因800℃时反应平衡常数为1；
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：5（1-x）       5x           0        0
转化：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
所以平衡常数k=

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