Question

【題目】已知：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=Q，其平衡常數(shù)隨溫度變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	850
平衡常數(shù)	9.94	9	1

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 ，該反應(yīng)的Q 0。

（2）850℃時(shí)在體積為10L反應(yīng)器中，通入一定量的CO和H2O(g)，發(fā)生上述反應(yīng)，CO和H2O(g)濃度變化如圖所示，則0~4min時(shí)平均反 應(yīng)速率v(CO)= 。

（3）若在500 ℃時(shí)進(jìn)行，且CO、H2O(g)的起始濃度均為0.020mol/L，該條件下，CO的最大轉(zhuǎn)化率為 。

（4）若在850℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H2O(g)共為1mol，其中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為x平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為y，試推導(dǎo)y隨x變化的函數(shù)關(guān)系式為 。

（5）某電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)2CO2=2CO+O2的轉(zhuǎn)化，使CO重復(fù)使用。已知該反應(yīng)的陽(yáng)極應(yīng)為4OH--4e-=2H2O+O2，則陰極反應(yīng)式為 。

（6）有人提出可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO=2C+O2(ΔH>0)來(lái)消除CO的污染，請(qǐng)判斷上述反應(yīng)能否發(fā)生 (填“可能”或“不可能”)，理由是 。

Answer 1

【答案】（1）K= <

（2）0.03 mol/(L·min)

（3）75%

（4）y=x

（5）CO2+2e-+H2O=CO+2OH-

（6）不可能；ΔH>0吸熱且ΔS<0 或依據(jù)吉布斯自由能判斷反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行

【解析】（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得K=，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，說(shuō)明升溫平衡向逆移動(dòng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，Q <0。

（2）0—4min時(shí)，CO的濃度減少0.12mol/L，所以v（CO）=0.03 mol/(L·min) 。

（3）500 ℃時(shí)，K=9，設(shè)CO的濃度減少xmol/L，則有9（0.02-x）2=x2，x=0.015mol/L，該條件下，CO最大的轉(zhuǎn)化率為75%。

（4））850 ℃時(shí)，K=1，起始時(shí)CO和H2O共為1mol，其中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)是x，所以H2O（g）的物質(zhì)的是為xmol，CO的物質(zhì)的量為（1-x）mol，設(shè)平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化了amol，則a2=（x-a）（1-x-a），解得a=x-x2，CO的轉(zhuǎn)化率為（x-x2）/（1-x）=x；

（5）總的是2CO2=2CO+O2，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH—4e-=2H2O+O2，則總反應(yīng)減去陽(yáng)極得到陰極反應(yīng)式為，CO2+2e-+H2O=CO+2OH- 。

（6）不可能，因?yàn)樵摲磻?yīng)屬于熵減焓增的反應(yīng)，不能自發(fā)進(jìn)行。