Question

4．已知工業(yè)制氫氣的反應(yīng)為CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反應(yīng)過程中能量變化如圖所示．在500℃時(shí)的平衡常數(shù) K=9．若在2L的密閉容器中CO和水蒸氣的起始濃度都是0.1mol/L，10min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)．
（1）增加H₂O（g）的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率將增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
（2）平衡常數(shù)的表達(dá)式K=$\frac{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}{[CO]•[{H}_{2}O]}$．400℃時(shí)的平衡常數(shù)K＞9（填“＞”“＜”或”“=”）．
（3）500℃時(shí)，10min內(nèi)v（H₂O）=0.0075mol/（L•min），在此過程中體系的能量將減少（填“增加”或“減少”）6.15kJ．
（4）已知 2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，結(jié)合圖寫出CO完全燃燒生成CO₂的熱化學(xué)方程式：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）增大反應(yīng)物H₂O（g）的濃度，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是用生成物濃度的冪次方除以反應(yīng)物濃度的冪次方，從圖上可見反應(yīng)放熱，降溫平衡正向移動(dòng)，K增大；
（3）據(jù)K=9和開始時(shí)CO和水蒸氣的起始濃度都是0.1mol/L，計(jì)算平衡時(shí)濃度計(jì)算；
（4）利用蓋斯定律，從待求反應(yīng)出發(fā)，分析待求反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物在已知反應(yīng)中的位置，通過相互加減可得．

解答 解：（1）增大反應(yīng)物H₂O（g）的濃度，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是用生成物濃度的冪次方除以反應(yīng)物濃度的冪次方，所以K=$\frac{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}{[CO]•[{H}_{2}O]}$；從圖上可見反應(yīng)放熱，降溫平衡正向移動(dòng)，K增大，
故答案為：$\frac{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}{[CO]•[{H}_{2}O]}$；＞；
（3）K=9和開始時(shí)CO和水蒸氣的起始濃度都是0.1mol/L，設(shè)平衡時(shí)H₂O的轉(zhuǎn)化濃度為x，則有$\frac{{x}^{2}}{（0.1-x）^{2}}$=9，x=$\frac{0.3}{4}$=0.075mol/L，v（H₂O）=$\frac{0.075mol/L}{10min}$=0.0075 mol/（L•min）；正反應(yīng)放熱，所以體系的能量將減少；1mol水蒸氣反應(yīng)放熱41KJ，0.075mol/L×2L=0.15mol水蒸氣反應(yīng)放熱6.15KJ，
故答案為：0.0075 mol/（L•min）；減少；6.15；
（4）已知：①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-484kJ/mol
據(jù)蓋斯定律①×2+②得：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566KJ/mol，
故答案為：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566KJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡移動(dòng)對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，以及化學(xué)平衡常數(shù)的求算和蓋斯定律的應(yīng)用，題目難度不大．