Question

煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比等問題。
已知：CO (g) +H₂O (g)H₂ (g) +CO₂ (g)平衡常數(shù)K隨溫度的變化如下表：

回答下列問題
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=        ，ΔH=        0(填“<”、“>”、“=”）
（2）已在一定溫度下，C(s) +CO₂ (g)2CO (g)平衡常數(shù)K₁；
C (s) +H₂O(g)CO(g) +H₂ (g)平衡常數(shù)K₂則K、K₁、K₂,之間的關(guān)系是        :
（3）800⁰C時(shí)，向一個(gè)10L的恒容反應(yīng)器中充入0.40molCO和1.60mol水蒸氣，經(jīng)一段時(shí)間后反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為         ：若保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0. 10molCO和0.40molCO₂，此時(shí)v_正        v_逆 (填“>”、“=”或“<”）。

Answer 1

(7分)（1） C（CO₂）C（H₂）/C（CO） C（H₂O）,(1分) ，< (1分)；
（2） K＝K₂/K₁ (1分)        （3）80% (2分)；＝(2分)

試題分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)K是減小的，這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0。
（2）根據(jù)蓋斯定律可知，②－①即得到反應(yīng)CO (g) +H₂O (g)H₂ (g) +CO₂ (g)，所以平衡常數(shù)之間的關(guān)系是K＝K₂/K₁。
CO (g) +H₂O (g)H₂ (g) +CO₂ (g)
起始濃度（mol/L）    0.040   0.16       0       0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）    x       x          x       x
平衡濃度（mol/L）  0.040－x  0.16－x    x       x
則根據(jù)該溫度下的平衡常數(shù)可知
解得x＝0.032mol/L
所以CO的轉(zhuǎn)化率＝
若保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0. 10molCO和0.40molCO₂，則此時(shí)CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度分別是（mol/L）0.018、0.128、0.072、0.032，所以Q＝，所以反應(yīng)仍然是平衡狀態(tài)，則正逆反應(yīng)速率相等。
點(diǎn)評(píng)：該題是中等難度的試題，也是高考中的常見題型。試題針對(duì)性強(qiáng)，主要是考查學(xué)生對(duì)平衡常數(shù)含義、表達(dá)式以及有關(guān)應(yīng)用的熟悉了解程度，旨在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和規(guī)范答題能力。在進(jìn)行可逆反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算時(shí)，一般采用“三段式”進(jìn)行，即分別列出起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量或某深刻的量，然后依據(jù)已知條件列式計(jì)算即可。