问题 问答题

在一个容积为0.5L的密闭容器中,将 2mol CO和6mol H2O混合加热到800℃,发生反应:CO(g)+H2O(g) 

 CO2(g)+H2(g),经过5min后达到平衡状态.若此时测得H2的浓度为3mol•L-1,求:

(1)以CO的浓度变化表示的该反应的速率.

(2)达平衡时H2O的转化率.

(3)已知:在一定温度下,该反应达平衡时,各物质的平衡浓度之间存在以下关系:

K=

c(CO2)• c(H2)
c(CO)•c(H2O)

且当温度不变时K为常数,K不随反应物、生成物浓度的改变而改变.求:

①在800℃下,该反应的K=______;②在800℃下,当投入1mol CO和4mol H2O混合加热到平衡时,H2浓度是多少.

答案

(1)由方程式可知,v(CO)=v(H2)=

3mol/L
5min
=0.6 mol•L-1•min-1

答:以CO的浓度变化表示的该反应的速率为0.6 mol•L-1•min-1

(2)反应的方程式为CO(g)+H2O(g) 

 CO2(g)+H2(g),经过5min后达到平衡状态,则消耗的CO的物质的量为n=vTV=0.6 mol•L-1•min-1×0.5L×5min=1.5mol,则n(H2O)=n(CO)=1.5mol,

所以达平衡时H2O的转化率为:

1.5mol
6mol
×100%=25%,

答:达平衡时H2O的转化率为25%;

(3)①平衡时各物质的浓度为c(H2)=c(CO2)=3mol•L-1

c(CO)=4mol•L-1-3mol•L-1=1mol•L-1,c(H2O)=12mol•L-1-3mol•L-1=9mol•L-1

则有:在800℃下,该反应的K=

c(CO2)• c(H2)
c(CO)•c(H2O)
=
3×3
1×9
=1,故答案为:K=1;

②设在800℃下,当投入1mol CO和4mol H2O,则初始浓度分别为:c(CO)=2mol•L-1,c(H2O)=8mol•L-1

混合加热到平衡时,H2的物质的量浓度为xmol/L,

       CO(g)+H2O(g) 

 CO2(g)+H2(g)

起始:2         8                0        0   

转化:x         x                x        x

平衡:2-x        8-x              x        x

则有:

x•x
(2-x)•(8-x)
=1,x=1.6,

答:在800℃下,当投入1mol CO和4mol H2O混合加热到平衡时,H2浓度是c(H2)=1.6 mol•L-1

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