Question

( 10分)低碳經濟呼喚新能源和清潔環(huán)保能源。煤化工中常需研究不同溫度下的平衡常數(shù)、投料比及熱值等問題。已知：CO(g) + H₂O(g)H₂(g) + CO₂(g)  △H＝ a kJ·mol^－1 的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	850
平衡常數(shù)	9.94	9	1

（1）上述正反應方向是      反應（填“放熱”或“吸熱”）。
t₁℃時物質濃度（mol/L）的變化
  

時間（min）	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

 
（2） t₁℃(高于850℃)時，在相同容器中發(fā)生上述反應，容器內各物質的濃度變化如上表。①與2min時相比，3min時密閉容器中混合氣體的平均摩爾質量           (填增大、減小或不變)。
②表中3 min～4 min之間反應處于         狀態(tài)；CO的體積分數(shù)        16% (填大于、小于或等于)。
③反應在4 min～5 min，平衡向逆方向移動，可能的原因是____(單選)，表中5 min～6 min之間數(shù)值發(fā)生變化，可能的原因是______(單選)。
A．增加水蒸氣       B．降低溫度       C．使用催化劑     D．增加氫氣濃度
（3）若在500℃時進行，若CO、H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的最大轉化率為         。

Answer 1

1）放熱（2）①不變   ②化學平衡   大于   ③D    A（3）75%

解析試題分析：（1）題隨著溫度的升高，平衡常數(shù)在降低，說明該反應的正反應是放熱反應。
（2）①密閉容器中混合氣體的平均摩爾質量=混合氣體的總質量÷總的物質的量，由于是在密閉容器中，2min時和3min時混合氣體的總質量不變，而且該反應是一個等體積反應及以2min時和3min時混合氣體的總的物質的量也不變，所以與2min時相比，3min時密閉容器中混合氣體的平均摩爾質量不變。②表中3 min和4 min時反應物和生成物的濃度均沒有發(fā)生變化，所以3 min～4 min之間反應處于化學平衡狀態(tài)，CO的體積分數(shù)的體積分數(shù)大于16%。
③反應在4 min～5 min，平衡向逆方向移動，可能的原因是升高了溫度，增加了生成物的濃度，故選D，表中5 min～6 min之間，生成物的濃度在增加，平衡向正反應方向移動，同時水蒸氣的濃度也在增加，故可能的原因是增加了水蒸氣的量，選A.
(3)題反應在500℃時進行時平衡常數(shù)是9，設達到平衡時H₂的物質的量為X，此時可解得X=0.005，所以CO的轉化率為75%
考點：化學平衡方向移動的判斷以及化學平衡常數(shù)的相關計算
點評：本題重在考查化學平衡的移動，考查的知識點都是平常所見的，屬于中等難度的題,學生需要對圖像進行分析，注意圖像中的橫縱坐標，以及曲線的變化趨勢，以及特殊點。本題涉及的平衡的計算難度不高