Question

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

溫度/℃	400	427	700	800
平衡常數	9.94	9	b	0.64

（1）a

＞

0 （填“＜”或“＞”）．若到達平衡后升高溫度，則CO的轉化率將

減小

，正反應速率

增大

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）若在427℃時進行，且CO、H₂O的起始濃度均為0.01mol/L，在該條件下，CO的最大轉化率為

75%

．
（3）700℃時，向容積為2L的密閉容器中充入一定量的CO和H₂O，反應過程中測定的部分數據見下表（表中t₁＞t₂）：

反應時間/min	n（CO）/mol	H2O/mol
0	1.20	0.60
t1	0.80
t2		0.20

保持其他條件不變，起始時向容器中充入0.60molCO和1.20molH₂O，到達平衡時，n（CO₂）=

0.4

mol；b=

1

．

Answer 1

分析：（1）由表中數據可知，溫度越高平衡常數越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度反應速率加快，據此解答；
（2）到達平衡時轉化率最大，令平衡時CO的濃度變化量為x，根據三段式表示出平衡時各組分的濃度，代入平衡常數列方程計算x的值，再利用轉化率定義計算；
（3）由表中數據可知，t₁時刻，△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，根據方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂可知，△n（H₂O）=0.4mol，故此時n（H₂O）=0.6mol-0.4mol=0.2mol，t₂時刻水的物質的量為0.2mol，故t₁時刻反應達平衡，利用三段式計算平衡時各組分的物質的量，由于各物質的化學計量都是1，故可以利用物質的量代替濃度計算平衡常數；
令平衡時，二氧化碳的物質的量為y，根據三段式表示出平衡時各組分的物質的量，代入平衡常數列方程計算y的值．

解答：解：（1）由表中數據可知，溫度越高平衡常數越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，則正反應為放熱反應，故a＞0，
平衡向逆反應移動，CO的轉化率減小，升高溫度反應速率加快，故正反應速率增大，
故答案為：＞，減小，增大；
（2）到達平衡時轉化率最大，令平衡時CO的濃度變化量為x，則：
                CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
開始（mol/L）：0.01    0.01     0      0
變化（mol/L）：x          x       x      x
平衡（mol/L）：0.01-x   0.01-x     x      x
故

x×x

(0.01-x)×(0.01-x)

=9，解得x=0.0075
故CO的轉化率為

0.0075mol/L

0.01mol/L

×100%=75%
故答案為：75%；
（3）由表中數據可知，t₁時刻，△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，根據方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂可知，△n（H₂O）=0.4mol，故此時n（H₂O）=0.6mol-0.4mol=0.2mol，t₂時刻水的物質的量為0.2mol，故t₁時刻反應達平衡，
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
開始（mol）：1.2     0.6      0      0
變化（mol）：0.4     0.4      0.4    0.4
平衡（mol）：0.8     0.2      0.4    0.4
故該溫度下平衡常數為：

0.4×0.4

0.8×0.2

=1
起始時向容器中充入0.60molCO和1.20molH₂O，到達平衡時，令二氧化碳的物質的量為y，則：
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
開始（mol）：0.6    1.2      0      0
變化（mol）：y       y        y      y
平衡（mol）：0.6-y   1.2-y     y       y
所以

y×y

(0.6-y)×(1.2-y)

=1，解得y=0.4，
故答案為：0.4，1．

點評：考查化學平衡的有關計算、化學平衡的影響因素、化學平衡常數的有關計算等，難度中等，注意（2）中利用平衡常數進行轉化率的計算．