Question

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

 
請回答下列問題：
（1）上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為：   ，該反應(yīng)的Q      0。
（2）850℃時在體積為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時平均反 應(yīng)速率v(CO)=         。

（3）若在500 時進行，且CO、H₂O(g)的超始濃度均為0.020mol/L，該條件下，CO的最大轉(zhuǎn)化率為         。
（4）若在850℃時進行，設(shè)起始時CO和H₂O(g)共為1mol，其中水蒸氣的體積分數(shù)為x，平衡時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)裝置可實現(xiàn)2CO₂=2CO+O₂的轉(zhuǎn)化，使CO重復(fù)使用。已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)為4OH^—-4e^—=2H₂O+O₂，則陰極反應(yīng)式為                   。
（6）有人提出可以設(shè)計反應(yīng)2CO=2C+O₂(ΔH>0)來消除CO的污染，請判斷上述反應(yīng)能否發(fā)生     (填“可能”或“不可能”)，理由是                   。

Answer 1

（1）K=；  <   各1分共2分
（2）0.03 mol/(L·min)    2分
（3）75%   2分
（4）y=x   2分
（5）2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-  2分
（6）不可能     ΔH>0吸熱且ΔS<0 或依據(jù)吉布斯自由能判斷 各1分共2分

解析試題分析：（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，說明升溫平衡逆向移動，正向是放熱反應(yīng)，Q<0，
（2）0~4min時，CO的濃度減少0.12mol/L，所以v(CO)=" 0.12mol/L/4min=0.03" mol/(L·min)
（3）500℃時，K=9，設(shè)CO的濃度減少xmol/L，則有9(0.02-x)²=x²,解得x=0.015，所以該條件下，CO的最大轉(zhuǎn)化率為0.015/0.02×100%=75%
（4）850℃時，K=1，起始時CO和H₂O(g)共為1mol，其中水蒸氣的體積分數(shù)為x，體積分數(shù)也即物質(zhì)的量分數(shù)，所以H₂O(g)的物質(zhì)的量為xmol，CO的物質(zhì)的量為(1-x)mol,設(shè)平衡時CO轉(zhuǎn)化了amol，則a²=(x-a)(1-x-a),解得a=x-x²,所以CO的轉(zhuǎn)化率y= (x-x²)/ (1-x)=x
（5）電化學(xué)總反應(yīng)是2CO₂=2CO+O₂，陽極反應(yīng)為4OH^—-4e^—=2H₂O+O₂，所以陰極反應(yīng)為總反應(yīng)減去陽極反應(yīng)，結(jié)果是2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-
（6）不可能，因為該反應(yīng)屬于熵減ΔS<0焓增ΔH>0的反應(yīng)，不能自發(fā)進行。
考點：考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡有關(guān)知識的綜合應(yīng)用，同時考查學(xué)生用數(shù)學(xué)知識解決化學(xué)問題的力