Question

【題目】工廠使用石油熱裂解的副產物甲烷來制取氫氣，其生產流程如下圖：

（1）此流程的第II步反應為：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)，該反應的平衡常數隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	830
平衡常數K	10	9	1

從上表可以推斷：此反應是 （填“吸”或“放”）熱反應。在830℃下，若開始時向恒容密閉容器中充入1mo1CO和2mo1H2O，則達到平衡后CO的轉化率為 。

（2）在500℃，按照下表的物質的量（按照CO、H2O、H2、CO2的順序）投入恒容密閉容器中進行上述第II步反應，達到平衡后下列關系正確的是 。

實驗編號	反應物投入量	平衡時H2濃度	吸收或放出的熱量	反應物轉化率
A	1、1、0、0	c1	Q1	α1
B	0、0、2、2	c2	Q2	α2
C	2、2、0、0	c3	Q3	α3

A．2c1= c2 =c3 B．2Q1=Q2=Q3 C．α1 =α2 =α3 D．α1 +α2 =1

（3）在一個絕熱等容容器中，不能判斷此流程的第II步反應達到平衡的是 。

①v(CO2)正＝v(H2O)逆

②混合氣體的密度不變

③混合氣體的平均相對分子質量不變 ④各組分的物質的量濃度不再改變

⑤體系的溫度不再發生變化

（4）下圖表示此流程的第II步反應，在t1時刻達到平衡、在t2時刻因改變某個條件使濃度發生變化的情況：圖中t2時刻發生改變的條件是 、 （寫出兩種）。

若t4時刻通過改變容積的方法將壓強增大為原先的兩倍，在圖中t4和t5區間內畫出CO、CO2濃度變化曲線，并標明物質（假設各物質狀態均保持不變）。

Answer 1

【答案】（1）放 ；66.7%；

（2）AD ；

（3）②③

（4）降低溫度；增加水蒸汽的量或減少氫氣的量

【解析】

試題分析：（1）隨著溫度的升高，化學平衡常數減小，說明平衡向逆反應方向移動，則正反應是放熱反應；

設CO的轉化率為x，

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始 1mol 2mol 0 0

反應 x x x x

平衡（1-x）mol （2-x）mol xmol xmol

化學平衡常數K==1，x=66.7%；故答案：放熱；66.7%；

（2）A、B、C是完全等效平衡，平衡時各組分的濃度相等，所以平衡時氫氣的濃度c3=c2，但是A的投料量是B、C的2倍，達到平衡時，氫氣的濃度是B（C）的2倍，即2c1=c2=c3，故A正確；B、B、C相比，建立的平衡的方向是不一樣的，2Q1＜Q2=Q3，故B錯誤；C、根據等效原理，不同的投料，建立的平衡狀態下，反應物的轉化率α1=α3≠α2，故C錯誤；D、平衡時對應各組分的含量完全相同，CO的轉化率為α1，則平衡時CO的物質的量為（1-α1）mol，B中平衡時二氧化碳的轉化率為α2，平衡時CO的物質的量為α2mol，故（1-α1）=α2，整理得α1+α2=1，故D正確；故答案為：AD；

（3）在一個絕熱等容的容器中，判斷此流程的第Ⅱ步反應CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g），達到平衡的標志是正逆反應速率相同；各組分含量保持不變；①反應速率之比等于化學方程式計量數之比，v（CO2）正=v（H2O）逆，說明水蒸氣的正逆反應速率相同，故①符合；②反應中混合氣體質量守恒，體積不變，密度不變，混合氣體的密度不變不能說明反應達到平衡，故②不符合；③反應前后氣體質量守恒，反應前后氣體體積不變，物質的量不變，混合氣體的平均相對分子質量不變，不能說明反應達到平衡，故③不符合；④各組分的物質的量濃度不再改變是平衡的標志，故④符合；⑤體系的溫度不再發生變化絕熱容器溫度不變，說明反應達到平衡，故⑤符合；故答案為：②③；

（4）在t2時刻CO的濃度減小、CO2濃度增大，平衡向正反應方向移動，且CO和CO2濃度變化有接觸點，所以可以通過改變降低溫度、增大水蒸氣的量或減少氫氣的量實現；t4時刻通過改變容積的方法將壓強增大為原先的兩倍，則體積變為原來的一半，故濃度分別增大為原來的2倍，又反應前后氣體系數相等，平衡不移動，所以圖象僅僅是濃度分別變為原來的2倍并且保持不變，如圖為，故答案為：降低溫度；增加水蒸氣的量；。