将不同量的H2O(气) 和CO 气体分别通入到一体积为l L的恒容密闭容器中进行反应:H2O (g)+CO( g) 催

2025-04-24 17:15:23
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(1)①根据方程式可知v(CO)=v(CO2),则v(CO2)=v(CO)=

2mol?1.2mol
1L
5 min
=0.16mol/(L?min),故答案为:0.16mol/(L?min);
②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)
初始 1mol/L    2mol/L            0       0
转化 0.8mol/L   0.8mol/l     0.8mol/l    0.8mol/l
平衡 0.2mol/L   1.2mol/L     0.8mol/l    0.8mol/l 
根据K=
c(CO2)?c(H2)
c(CO)?c(H2O)
计算可得该反应在650℃时平衡常数数值为K=
0.8×0.8
0.2×1.2
=
8
3
=2.67,
实验1中CO的转化率为
0.8mol
2mol
×100%=40%,实验2中CO的转化率为
0.2mol
1mol
×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,正反应放热,逆反应为吸热反应;
故答案为:2.67;吸;
③反应前后气体体积不变,实验2相似的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),为等效平衡,满足CO(g)与H2O(g)的物质的量为1:2,即a:b=1:2,b=2a,由于到达平衡时间t<3min,所以速率较实验2快,故a>0.5(或使用催化剂).
故答案为:b=2a,a>0.5(或使用催化剂).
(2)①图1中,t2正逆反应速率同时同等程度增大,由于反应前后气体物质的量相同,增大压强化学平衡不发生移动,即正逆反应速率变化程度相同,所以外界条件的改变为加入催化剂或缩小容器体积,故答案为:加入催化剂或缩小容器体积;
②图2中时刻t2CO2浓度增大,CO浓度减小,即化学平衡向右移动,又由于在t2时,二者浓度不变,即压强不变,或者说,不是因为压强变化而导致平衡的移动,只能为温度的影响,或为H2O(g)或H2浓度的影响,所以条件为通H2O(g)或降温或减小H2浓度,故答案为:通H2O(g)或降温或减小H2浓度.
(3)设反应时转化了CO2xmol/L 
         H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)
初始 (mol/L)   3        1              1        5
转化 (mol/L)    x        x              x        x
平衡 (mol/L)   3+x      1+x            1-x       5-x

Qc=
c(CO2)?c(H2)
c(CO)?c(H2O)
=
1×5
1×3
=
5
3
>K,所以平衡向逆反应方向进行;
根据K=
(1?x)×(5?x)
(1+x)×(3+x)
=1,可解得x=0.2,所以平衡时CO2的物质的量为(1mol/L-0.2mol/L)×1L=0.8mol,故答案为:逆反应,0.8mol;