汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。汽车尾气中CO与H2O(g)在一定条件下可以发生反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0。820 ℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,起始时按照下表进行投料,达到平衡状态,K=1.0。
起始物质的量 | 甲 | 乙 | 丙 |
n(H2O)/mol | 0.10 | 0.20 | 0.20 |
n(CO)/mol | 0.10 | 0.10 | 0.20 |
(1)该反应的平衡常数表达式为 。
(2)平衡时,甲容器中CO的转化率是 。比较下列容器中CO的转化率:乙 甲;丙 甲(填“>”、“=”或“<”)。
(3)丙容器中,若要通过改变温度,使CO的平衡转化率增大,则温度需要降低才能达到,则降温后的平衡常数K (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(1)K= (2)50% > = (3)增大
题目分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,则根据CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)可知,该反应的平衡常数表达式为:K═。
(2)设甲容器中CO消耗的物质的量为x
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
初始量(mol)0.1 0.1 0 0
变化量(mol)x x x x
平衡量(mol)0.1-x 0.1-x x x
则K==1
解得x=0.5,所以甲容器中CO的转化率=×100%=50%;
根据投料情况知道,乙相当于在甲的基础上增加了水蒸气的投料,所以会使得一氧化碳的转化率增大,丙装置投料是甲装置的2倍,对于化学反应前后系数和不变的反应来说,建立的平衡是等效的,所以两种情况下,转化率是相等的。
③丙容器中,通过改变温度,使CO的平衡转化率增大,需要使化学平衡向着正向移动,由于该反应为放热反应,要增大一氧化碳的转化率,应该降低温度;由于平衡向着正向移动,反应物浓度减小,生成物浓度增大,则该反应的化学平衡常数增大。