(2013•达州模拟)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)

(2013•达州模拟)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)平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
试回答下列问题
(1)上述正向反应是______反应 (填“放热”或“吸热”)
(2)要使上述反应的逆反应速率增大且平衡正反应方向移动,下列措施不可行的有______
A、加入催化剂B、增大CO的物质的量以提高体系的压强
C、降低温度D、减小H2的浓度
(3)向某密闭容器中充入2molCO和4molH2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),当反应达平衡时,CO的体积分数为X,若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数不等于X的有______
A、1molCO(g)+4molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g)B、2molCO(g)+2molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g)
C、1molCO(g)+3molH2O+0.8molCO2(g)+0.8molH2(g)D、1molCO(g)+3molH2O+1molCO2(g)+1molH2(g)
(4)若反应在800℃时进行,设起始CO和H2O(g)共为5mol,水蒸气的体积分数为X;平衡时CO的转化率为y,则y随x变化的函数关系式为y=______
(5)在VL密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速通过碱石灰,将所得混合气体燃烧,测得放出的热量为2845KJ(已知CO燃烧热为283KJ/mol,H2燃烧热为286KJ/mol),则T℃平衡常数K=______,T=______ K
(0℃时T=273K)
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grain0813 春芽

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解题思路:(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;
(2)逆反应速率增大且平衡正反应方向移动;
A、加入催化剂只改变反应速率不改变化学平衡;
B、增大CO的物质的量以提高体系的压强,反应是气体物质的量不变的反应,增大一氧化碳物质的量平衡正向进行,容器内气体物质的量增大,压强增大;
C、反应是放热反应,降温,正逆反应速率减小平衡正向进行;
D、减小氢气浓度,平衡正向进行,但正逆反应速率速率减小;
(3)此题考查判断全等平衡的方法,一般是将物质全部靠到一边进行极限转化,再与原反应进行比较来判断,若各物质与原来相等,则等效,否则不等效;
(4)反应在800℃时进行,平衡常数K=1,起始时水的物质的量为5xmol,转化的CO的物质的量为 5(1-x)ymol,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入800℃平衡常数,据此解答;
(5)CO、H2的物质的量共为10mol,根据燃烧放出的热量求出CO、H2各自的物质的量,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入平衡常数计算;

(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)A、加入催化剂只改变反应速率不改变化学平衡,故A错误;
B、增大CO的物质的量以提高体系的压强,CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)反应是气体物质的量不变的反应,增大一氧化碳物质的量平衡正向进行,容器内气体物质的量增大,压强增大,故B正确;
C、反应是放热反应,降温,速率减小平衡正向进行,故C错误;
D、减小氢气浓度,平衡正向进行,但速率减小,故D错误;
故选ACD.
(3)向某密闭容器中充入2molCO和4molH2O(g),CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),当反应达平衡时,CO的体积分数为X;
A、采用极限分析法,1molCO(g)+4molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:3mol:6mol=1:2,反应前后气体体积不变,平衡相同,CO的体积分数为x,故A不符合;
B、采用极限分析法,2molCO(g)+2molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:3mol:3mol=1:1,反应前后气体体积不变,平衡正向进行,CO的体积分数大于x,故B符合;
C、采用极限分析法,1molCO(g)+3molH2O+0.8molCO2(g)+0.8molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:1.8mol:3.8mol=9:19,反应前后气体体积不变,平衡正向进行,CO的体积分数小于x,故C符合;
D、采用极限分析法,1molCO(g)+3molH2O+1molCO2(g)+1molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为2mol:4mol=1:2,当反应达到平衡时,CO的体积分数为x.故D不符合;
故选BC.
(4)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=
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O)=
5(1−x)y×5(1−x)y
5(1−x)(1−y)×5(x−y+xy)=1,解得y=x,
故答案为:y=x;
(5)由方程式CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)可知,有1molCO反应则生成1molH2,开始通入10molCO,所以平衡时,CO、H2的物质的量共为10mol.则平均燃烧热为[2845KJ/10mol]=284.5kJ/mol,
利用平均值法计算CO、H2的物质的量之比,设CO、H2物质的量为x、y;
x+y=10
283x+286y=2845
计算得到x=y=5mol;
利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,
CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),
起始:10mol 10mol 0 0
转化:5mol5 mol 5mol5mol
平衡:5mol 5mol5mol5mol
所以常数平衡常数为K=
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O)=[5×5/5×5]=1;
图表分析可知温度为800°C,T=273+800=1073K
故答案为:1;1073;

点评:
本题考点: 化学平衡常数的含义;化学平衡的影响因素;等效平衡;化学平衡的计算.

考点点评: 本题考查了化学平衡的影响因素分析,等效平衡的应用判断,极值转化是解题的关键,平衡常数只受温度影响,同一反应温度不变,平衡常数不变.题目难度中等.

1年前

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