Question

科研、生產(chǎn)中常涉及碳的化合物．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）700℃時(shí)，向容積為3L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H₂O，發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表：

反應(yīng)時(shí)間/min	n[CO]/mol	n[H2O]/mol
0	1.8	0.9
2	1.2	x
4	y	0.3

①根據(jù)表格數(shù)據(jù)計(jì)算：x=

 

，y=

 

，2min時(shí)v_正

 

v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
②反應(yīng)前2min內(nèi)H₂的平均反應(yīng)速率v（H₂O）=

 

．
（2）高爐煉鐵中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
（3）將CH₄和H₂O（g）通入聚焦太陽(yáng)能反應(yīng)器中，發(fā)生反應(yīng)：
CH₄（g^_）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂ （g），將等物質(zhì)的量的CH₄ （g）和H₂O（g）充入2L恒容密閉反應(yīng)器中，某溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡常數(shù)K=27，此時(shí)測(cè)得n（CO）=0.2mol，則平衡時(shí)CH₄的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）①根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)計(jì)算x、y的數(shù)值，根據(jù)平衡狀態(tài)判斷正逆反應(yīng)速率的大��；
②反應(yīng)前2min內(nèi)H₂O的平均反應(yīng)速率v（H₂O）=

△c

△t

計(jì)算速率；
（2）固體不在化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中出現(xiàn)；
（3）依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算，設(shè)CH₄與H₂O（g）物質(zhì)的量為a，
             CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol） a        a        0       0
變化量（mol） 0.20   0.20       0.20     0.60
平衡量（mol） a-0.20 a-0.20     0.20   0.60
K=27列式計(jì)算．

解答： 解：①2min時(shí)，CO反應(yīng)減少了：n[CO]=1.8mol-1.2mol=0.6mol，CO（g）與H₂O（g）1：1參加反應(yīng)，H₂O也減少了0.6mol，故x=0.9mol-0.6mol=0.3mol；4min時(shí)，H₂O的物質(zhì)的量是0.3mol，保持不變，說(shuō)明2min末反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時(shí)v_正═v_逆，y=1.2mol；故答案為：0.3mol、1.2mol、=；
②反應(yīng)前2min內(nèi)H₂O的平均反應(yīng)速率v（H₂O）=

△c

△t

=

0.6mol

3L?2min

=0.1 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.1mol?L^-1?min^-1；
（2）固體不在化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中出現(xiàn)，F(xiàn)e₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c3(CO2)

c3(CO)

，
故答案為：

c3(CO2)

c3(CO)

；
（3）依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算，設(shè)CH₄與H₂O（g）物質(zhì)的量為a，
             CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol） a        a        0       0
變化量（mol） 0.20   0.20      0.20    0.60
平衡量（mol） a-0.2 0 a-0.20   0.20    0.60
K=

c(CO)c3(H2)

c(CH4)c(H2O)

=

0.1×0．33

( a-0.2 2 )2

=27
計(jì)算得到a=0.22mol；則CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率=

0.20mol

0.22mol

×100%=91.0%；
故答案為：91.0%．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、影響平衡移動(dòng)的因素等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用．