Question

已知下列兩個反應：
反應Ⅰ：CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O　ΔH₁
反應Ⅱ：CO₍g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)　ΔH₂
(1)相同溫度下，若上述反應Ⅰ的化學平衡常數為K₁，反應Ⅱ的化學平衡常數為K₂，那么K₁·K₂＝________。
(2)反應Ⅰ化學平衡常數K₁和溫度t的關系如下表一：

t/℃	700	800	850	1 000	1 200
K1	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

 
該反應的ΔH₁__________0(選填“>”、“＝”或“<”)。
(3)某溫度下，反應Ⅰ的化學平衡常數為2.25。在該溫度下，向甲、乙、丙三個恒容密閉容器中通入CO₂(g)和H₂(g)，這兩種物質的起始濃度如下表二：

起始濃度	甲	乙	丙
c(CO2)(mol/L)	0.01	0.02	0.02
c(H2)(mol/L)	0.01	0.01	0.02

 
反應速率最快的是________(填“甲”、“乙”或“丙”)，平衡時，H₂轉化率最大的是________(填“甲”、“乙”或“丙”)，丙中H₂的轉化率為________。

Answer 1

(1)1　(2)>　(3)丙　乙　60%

(1)反應Ⅰ和反應Ⅱ是一個反應，而且溫度相同，只是表達方式有差別，反應Ⅰ的反應物是反應Ⅱ的生成物，故K₁與K₂互為倒數的關系。
(2)由表中溫度與化學平衡常數的關系可知，溫度越高，化學平衡常數(K)越大，即升高溫度，平衡向正反應方向移動，故正反應為吸熱反應，ΔH>0。
(3)丙中的CO₂(g)和H₂(g)起始濃度都最大，而反應溫度相同，故丙中反應速率最大。甲、丙為等效平衡，而乙中CO₂(g)的濃度大于H₂(g)的濃度，故乙中H₂轉化率最大。
設丙中平衡時CO(g)的濃度為x mol/L，那么CO₂(g)的濃度為(0.02 －x)mol/L，H₂(g)的濃度為(0.02－x)mol/L，H₂O(g)的濃度為x mol/L，
所以K＝x²/(0.02－x)²＝2.25，解得x＝0.012，
即H₂(g)的濃度為0.008 mol/L，
故丙中H₂的轉化率為×100%＝60%。