Question

【題目】化學在可持續發展和能源的綜合利用作出了巨大貢獻。煤、石油、天然氣這些化石能源如何更好的綜合利用，相關技術日益成熟，請回答下列問題：

（1）制水煤氣的主要化學反應方程式為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，此反應是吸熱反應。

①此反應的化學平衡常數表達式為___；

②下列能增大碳的轉化率的措施是___；(填寫相應字母)

A．加入C(s) B．加入H2O(g) C．升高溫度 D．增大壓強

（2）已知：反應Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)的平衡常數為K1；反應Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)的平衡常數為K2。不同溫度時K1、K2的值如下表：

溫度/K	K1	K2
973	1.47	2.38
1173	2.15	1.67

根據表中數據：

①計算反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 溫度在973 K時的K＝__；(結果保留小數點后2位)

②反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)是___(填“吸熱”或“放熱”)反應。

③已知在溫度為T時，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數K＝0.32，在該溫度下，已知c始(CO)＝1mol·L－1，c始(H2O)＝1mol·L－1，某時刻經測定CO的轉化率為10%，則該反應__(填“已經”或“沒有”)達到平衡，此時刻v正___v逆(填“＞”、“＜”或“=”)。

Answer 1

【答案】K= BC 0.62 吸熱 沒有 ＞

【解析】

(1)①平衡常數表達式是生成物濃度冪之積比反應物濃度冪之積，固體和純液體不代入表達式；

②在不改變碳的量情況下，改變條件使平衡正向移動；

(2)①溫度為973K時，Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)①、Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)②，將方程式①-②得反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，則CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)K=；

②結合反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)在1173K時的平衡常數，判斷平衡移動的方向，確定△H；

③計算此時的濃度商和平衡常數比較判斷反應進行的方向。

(1)①根據C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)可知平衡常數表達式為：K=；

②A．加入C(s)，平衡不移動，故A錯誤；

B．加入H2O(g)，平衡正向移動，碳的轉化率變大，故B正確；

C．正反應是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，碳的轉化率變大，故C正確；

D．增大壓強，平衡逆向移動，碳的轉化率變小，故D錯誤；

故選BC；

(2)①溫度為973K時，Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)①、Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)②，將方程式①-②得反應CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，則CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的K===0.62；

②反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)在1173K時的平衡常數K===1.29＞0.62，說明溫度升高，平衡常數增大，反應正向移動，△H＞0，即正反應為吸熱反應；

③已知在T℃時，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常數K=0.32，在該溫度下，已知c始(CO)=1molL-1，c始(H2O)=1molL-1，某時刻經測定CO的轉化率為10%，反應的CO濃度為0.1mol/L，則

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始濃度(mol/L) 1 1 0 0

變化濃度(mol/L) 0.1 0.1 0.1 0.1

某時刻濃度(mol/L) 0.9 0.9 0.1 0.1

則該反應的濃度商Qc==0.012＜K=0.32，反應未達到平衡狀態，反應正向進行，v正＞v逆。