（14分）美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气，其生产流程如下图：（1）此流程的第II步反应为：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应的平衡常数随温度的变

Question

（14分）美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气，其生产流程如下图：

（1）此流程的第II步反应为：CO(g)＋H ₂ O(g) H ₂ (g)＋CO ₂ (g)，该反应的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	400	500	830
平衡常数 K	10	9	1

从上表可以推断：此反应是         （填“吸”或“放”）热反应。在830℃下，若开始时向恒容密闭容器中充入1mo1CO和2mo1H ₂ O，则达到平衡后CO的转化率为            。

（2）在500℃，以下表的物质的量（按照CO、H ₂ O、H ₂ 、CO ₂ 的顺序）投入恒容密闭容器中进行上述第II步反应，达到平衡后下列关系正确的是

实验编号	反应物投入量	平衡时H 2 浓度	吸收或放出的热量	反应物转化率
A	1、1、0、0	c 1	Q 1	α 1[ 来源 :]
B	0、0、2、2	c 2	Q 2	α 2
C	2、2、0、0	c 3	Q 3	α 3

A．2 c ₁ = c ₂ = c ₃      B．2Q ₁ =Q ₂ =Q ₃       C．α ₁ =α ₂ =α ₃         D．α ₁ +α ₂ =1

（3）在一个绝热等容容器中，不能判断此流程的第II步反应达到平衡的是          。

①体系的压强不再发生变化                            ②混合气体的密度不变

③混合气体的平均相对分子质量不变              ④各组分的物质的量浓度不再改变

⑤体系的温度不再发生变化                            ⑥ v (CO ₂ ) _正 ＝ v (H ₂ O) _逆

（4）下图表示此流程的第II步反应，在 t ₁ 时刻达到平衡、在 t ₂ 时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况：图中 t ₂ 时刻发生改变的条件是                   、                   

（写出两种）。若t ₄ 时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍，在图中t ₄ 和t ₅ 区间内画出CO、CO ₂ 浓度变化曲线，并标明物质（假设各物质状态均保持不变）。

 

Answer 1

（1）放 ；66.7%（2）AD （3）②③ （4）降低温度，或增加水蒸汽的量，或减少氢气的量；（每格2分）
（1）温度越高，平衡常数越小，所以正反应是放热反应。                        CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) 起始量（mol）               1      2       0      0 转化量（mol）               x      x        x     x 平衡量（mol）             1－x    2－x      x     x 根据平衡常数知 解得x＝2/3，所以平衡后CO的转化率为是66.7％。 （2）因为反应前后体积，即改变压强平衡不会发生移动，根据所给的反应物投入量来看ABC就是等效的，虽然氢气的含量，但氢气的浓度不同，其中BC相等且都是A的2倍。根据500℃平衡常数可计算出A中反应物的转化率均是75％
【计算方法同（1）】，即平衡时A中CO、H2O、H2、CO2分别是0.25mol、0.25mlol、0.75mol、0.75mol，则平衡时B、C中CO、H2O、H2、CO2分别都为0.5mol、0.5mol、1.5mol、1.5mol。即B、C中转化率分别是25％和75％。A中放热Q1，所以反应热是－2Q1kJ·mol－1。则C中放热2Q1，B中吸热Q1。答案AD正确。 （3）因为体系绝热，而反应是放热反应，所以压强会发生变化，①⑤可以。反应前后气体质量和容器的体积均不发生变化，所以密度不变，②不可以。反应前后气体质量和物质的量均不发生变化，所以相对分子质量不变，③不可以。④⑥符合化学平衡的概念正确。答案是②③。 （4）由图像可知t2时刻CO浓度减小，CO2浓度增大，因此改变的条件是降低温度，或增加水蒸汽的量。t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍，平衡不移动，但物质的浓度均增大，都变为原来大2倍，如图所示