Question

（10分）美國(guó)Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣，其生產(chǎn)流程如右圖：

（1）此流程的第II步反應(yīng)為：CO(g)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO₂(g)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=               ；反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	830	1000
平衡常數(shù)K	10	9	1

從上表可以推斷：此反應(yīng)是       （填“吸”或“放”）熱反應(yīng)。在830℃下，若開始時(shí)向恒容密閉容器中充入CO與H₂O均為1mo1，則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為        。
（2）在830℃，以下表的物質(zhì)的量（單位為mol）投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述第II步反應(yīng)，其中反應(yīng)開始時(shí)，向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有        （填實(shí)驗(yàn)編號(hào)）；

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	n(CO)	n(H2O)	n(H2)	n(CO2)
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	0.5	2	1	1

（3）在一個(gè)不傳熱的固定容積的容器中，判斷此流程的第II步反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是           。
①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化                         ②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變           ④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變
⑤體系的溫度不再發(fā)生變化                         ⑥v(CO₂)_正＝v(H₂O)_逆
（4）右圖表示此流程的第II步反應(yīng)，在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡、在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件濃度發(fā)生變化的情況：圖中t₂時(shí)刻發(fā)生改變的條件是（寫出兩種）                          。

Answer 1

（1）（1分）  放（1分）   50%（2分）  
（2）B（2分）  
（3）④⑤⑥（2分）  
（4）降低溫度，或增加水蒸汽的量，或減少氫氣的量（2分）

（1）分析表格數(shù)據(jù)，得：升溫K值減小，即平衡逆向移動(dòng)，說明逆向是吸熱反應(yīng)，則正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)；
830℃  CO(g)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO₂(g)
n₀     1mo1   1mo1      0      0
n       x      x        x      x
n(平衡)1-x    1-x       x      x
則K=x²/(1-x)²=1，求解，得：x="0.5" mo1
所以，達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率=x/1mo1=50%；
（2）利用Q與K的關(guān)系求解；利用Q=[C(H₂)C(CO₂)]/[C(CO)C(H₂O)]，依次求得Q(A)=1.2、Q(B)=0.25、Q(C)=1；要正向進(jìn)行，則Q＜K，故選B；
（3）因反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)相等，則無論是否達(dá)平衡態(tài)，壓強(qiáng)都不變，故①不是反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志；②混合氣體的密度=m(氣體)/V，因?yàn)楦魑镔|(zhì)均為氣體，由“質(zhì)量守恒”得：無論是否達(dá)平衡態(tài)，m(氣體)為一定值，“固定容積的容器”則V為一定值，故②不是反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志；③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量= m(氣體)/n(氣體)，因?yàn)楦魑镔|(zhì)均為氣體，由“質(zhì)量守恒”得：無論是否達(dá)平衡態(tài)，m(氣體)為一定值，由化學(xué)方程式系數(shù)得：無論是否達(dá)平衡態(tài)，n(氣體)為一定值，故③不是反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志；④是；⑤該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則體系的溫度不變，說明達(dá)到了平衡態(tài)；⑥是；
（4）分析圖像可以看出：在t₂時(shí)刻，因條件的改變使C（CO₂）增大、C（CO）減小，說明平衡正向移動(dòng)；但不能是增大C（CO）使平衡正向移動(dòng)（因增大C（CO），能使平衡正向移動(dòng)，C（CO₂）增大，但C（CO）也增大）