Question

【題目】實施以節(jié)約能源和減少廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策，是應(yīng)對全球氣候問題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇。化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。試運(yùn)用所學(xué)知識，回答下列問題：

（1）已知某溫度下某反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=c(H2O)/[ c(CO)·c(H2)]所對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：________。

（2）已知在一定溫度下：

①C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H1=a kJ/mol 平衡常數(shù)K1；

②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) △H2=b kJ/mol 平衡常數(shù)K2；

③C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)△H3 平衡常數(shù)K3。

則K1、K2、K3之間的關(guān)系是：________，△H3=________（用含a、b的代數(shù)式表示）。

（3）煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時，發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是________反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時進(jìn)行，設(shè)起始時CO和H2O的起始濃度均為0.020 mol/L，在該條件下，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為：________。

Answer 1

【答案】CO(g)+H2(g) H2O(g) +C(s) K3=K1·K2 (a+b) kJ/mol 放熱 75%

【解析】

根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計算相關(guān)反應(yīng)的平衡常數(shù)；根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱；用平衡三段式法計算轉(zhuǎn)化率。

（1）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，平衡常數(shù)中，分子為生成物，分母為反應(yīng)物，所以該反應(yīng)的方程式為CO(g)+H2(g) H2O(g) +C(s)；

故答案為：CO(g)+H2(g) H2O(g) +C(s)；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式可知：K1= c2(CO)/ c(CO2)，K2= [c(H2)×c(CO2)]/ [c(CO)×c(H2O)]，K3= [c(CO)×c(H2)]/ c(H2O)，所以：K3=K1×K2；根據(jù)蓋斯定律得：由①+②可得方程式C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，所以△H3=（a+b）kJ/mol；

故答案為：K3=K1×K2；（a+b）kJ/mol；
（3）由圖可知溫度越高K值越小，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，

對于反應(yīng) CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，

開始（mol/L）：0.02 0.02 0 0

變化（mol/L）： c c c c

平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c c c

得，解得c=0.015，所以CO的轉(zhuǎn)化率為：×100%=75%，

故答案為：放熱；75%。