Question

（1）化學(xué)平衡常數(shù)K表示可逆反應(yīng)的進(jìn)行程度，K值越大，表示反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越

 

（填“大”“小”或“可能增大也可能減小”），K值大小與溫度的關(guān)系是：溫度升高，K值

 

（填“一定增大”“一定減小”或“可能增大也可能減小”）．
（2）在一體積為10L的容器中，通入一定量的CO和H₂O，在800℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0CO和H₂O物質(zhì)的量濃度變化如圖所示，則：
①0-4min間平均反應(yīng)速率v（CO）=

 

 mol?L^-1?min^-1
②在800℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

 

（要求寫出表達(dá)式及數(shù)值）；CO的轉(zhuǎn)化率=

 

．
③在800℃時(shí)，若反應(yīng)開始時(shí)此容器中CO和H₂O的濃度分別為0.20mol/L和0.80mol/L，則達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO₂的轉(zhuǎn)化率是：

 

．
（3）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)式為：

 

．有人提出，可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO=2C+O₂，來(lái)消除CO的污染．請(qǐng)你判斷是否可行并說(shuō)出理由：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)平衡常數(shù)是表示平衡進(jìn)行程度大小的量；化學(xué)反應(yīng)吸熱或放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
（2）①根據(jù)υ=

△c

△t

計(jì)算反應(yīng)速率；
②計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算；先計(jì)算出反應(yīng)消耗的CO的濃度，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計(jì)算；
③依據(jù)平衡常數(shù)不變，用化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂被還原生成CO，總反應(yīng)式減去陽(yáng)極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式；根據(jù)△G的大小判斷反應(yīng)能否進(jìn)行．

解答： 解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)K表示可逆反應(yīng)的進(jìn)行程度，依據(jù)平衡常數(shù)含義可知，K值越大，可逆反應(yīng)的進(jìn)行程度越大，轉(zhuǎn)化率越大；溫度升高，平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)，所以溫度升高，平衡常數(shù)可能增大也可能減�。�
故答案為：大；可能增大也可能減�。�
（2）①υ（CO）=

△c

△t

=

0.2mol/L-0.08mol/L

4min

=0.03mol/（L?min）；
故答案為：0.03mol/（L?min）；
②0～4min時(shí)，消耗的CO的濃度為：0.20mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為

0.12

0.20

×100%=60%；
用三段式法計(jì)算：
         CO（g） 十   H₂O（g） CO₂（g）  十   H₂ （g）
起始：0.20mol/L    0.30mol/L           0              0
轉(zhuǎn)化：0.12mol/L    0.12mol/L        0.12mol/L      0.12mol/L
平衡：0.08mol/L    0.18mol/L        0.12mol/L      0.12mol/L
則K=

c(CO2)×c(H2)

c(CO)×c(H2O)

=

0.12mol/L×0.12mol/L

0.08mol/L×0.18mol/L

=1，
故答案為：1；60%；
③在800℃時(shí)，若反應(yīng)開始時(shí)此容器中CO和H₂O的濃度分別為 0.20mol?L^-1和0.80mol?L^-1，設(shè)一氧化碳反應(yīng)的濃度為x，
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 0.20     0.80      0        0
變化量（mol/L）  x        x        x        x
平衡量（mol/L）0.20-x   0.80-x     x        x
K=

x2

(0.20-x)(0.80-x)

=1
x=0.16mol/L
則達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率=

0.16mol/L

0.20mol/L

×100%=80%；
故答案為：80%；
（3）總反應(yīng)式為2CO₂=2CO+O₂，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，總反應(yīng)式減去陽(yáng)極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式，所以陰極反應(yīng)為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），則△G=△H-T?△S＞0，反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；不可行，該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、平衡移動(dòng)以及電化學(xué)等知識(shí)，題目難度中等，注意把握影響平衡移動(dòng)的因素以及平衡移動(dòng)方向的判斷．