Question

煤化工常常需要研究不同溫度下的平衡常數(shù)、投料比及熱值等問(wèn)題．已知反應(yīng)    CO（g）+H₂O₂（g）?H₂（g）+CO₂（g）的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

試回答下列問(wèn)題：（1）上述正向反應(yīng)的△H=

 

0（填“＞”或“＜”）．   
（2）若在800℃時(shí)進(jìn)行上述反應(yīng)，各物質(zhì)以不同的物質(zhì)的量（單位：mol）組合分別投入恒容反應(yīng)器，則向正反應(yīng)方向移動(dòng)的有

 

（填字母編號(hào)）．

	A	B	C	D	E
CO2	3	1	0	1	1
H2	2	1	0	1	2
CO	1	2	3	0.5	3
H2O	3	2	3	2	1

（3）若在500℃時(shí)進(jìn)行上述反應(yīng)，CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，則在該條件下．CO的最大轉(zhuǎn)化率為

 

．
（4）常溫常壓下，空氣中的C02溶于水，達(dá)到平衡時(shí)，溶液的pH=5.60，
c（H₂CO₃）=1.5×10^-5mol?L^-1．若忽略水的電離及H₂CO₃第二級(jí)電離，則H₂CO_3?HCO^-₃+H⁺的平衡常數(shù)K₁=

 

．（已知：10^-5.60=2.5×10^-6）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；
（2）反應(yīng)在同一容器內(nèi)進(jìn)行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1，所以在計(jì)算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，求出此時(shí)的濃度商Q_c，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，濃度商小于平衡常數(shù)；
（3）到達(dá)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最大，令平衡時(shí)CO的濃度變化量為cmol/L，根據(jù)三段式法用c表示出平衡時(shí)各組分的濃度，再利用平衡常數(shù)列方程，求出c，再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；
（4）H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K₁=

c(H+)c(HCO3-)

c(H2CO3)

，依據(jù)題干數(shù)據(jù)計(jì)算得到．

解答： 解：（1）由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
（2）反應(yīng)在同一容器內(nèi)進(jìn)行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1，所以在計(jì)算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，800℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)為1．
A、Qc=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2×3

1×5

=

6

5

，大于1，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；
B、Qc=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

1×1

2×2

=

1

4

，小于1，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故B正確；
C、開(kāi)始只有CO、H₂，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故C正確；
D、Qc=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

1×1

0.5×2

=1，處于平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
E、Qc=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

2×1

3×1

=

2

3

，小于1，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故E正確；
故答案為：BCE；
（3）設(shè)CO的濃度變化量為c，三段式法用c表示出平衡時(shí)各組分的濃度，
               CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：0.02     0.020      0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：c         c        c        c
平衡（mol/L）：0.02-c    0.02-c     c        c
代入500℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)有k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

c×c

(0.02-c)(0.02-c)

=9，解得c=0.015，
CO的最大所以轉(zhuǎn)化率為

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%，
故答案為：75%；
（4）H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K₁=

c(H+)c(HCO3-)

c(H2CO3)

，c（H⁺）=c（HCO₃^-）=2.5×10^-6mol/L，
c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol L，
可求 出 K₁=4.2×10^-7，
故答案為：4.2×10^-7．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查平衡常數(shù)及其計(jì)算，難度較大，注意平衡常數(shù)書(shū)寫(xiě)方法，平衡常數(shù)只受溫度影響，同一反應(yīng)溫度不變，平衡常數(shù)不變，化學(xué)平衡三段式計(jì)算應(yīng)用．