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.
(1)由方程式可知,v(CO)=v(H2)=
=0.6 mol•L-1•min-1,3mol/L 5min
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:
×100%=25%,1.5mol 6mol
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)
=1,故答案为:K=1;3×3 1×9
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:
=1,x=1.6,x•x (2-x)•(8-x)
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.