解题思路:(1)根据反应放出的热量计算参加反应的CO的物质的量,再根据转化率定义计算;
(2)使反应达平衡时CO的转化率与(1)相同,为等效平衡,由于该反应前后气体体积不变,故按化学计量数转化到左边,满足容器内n(CO):(H2O)=1:2,据此解答;
(3)根据(1)计算平衡常数,令参加反应的水的物质的量为xmol,利用三段式用x表示平衡时各组分的物质的量,代入平衡常数表达式列方程计算x的值,再根据转化率定义计算;
(4)与(1)为等效平衡,CO的转化率相等,据此计算参加反应的CO的物质的量,再根据热化学方程式计算反应放出的热量.
(1)反应达平衡时,测得放出的热量为28kJ,则参加反应是CO的物质的量=[28kJ/42kJ/mol]=[2/3]mol,故CO的转化率=
2
3mol
1mol×1005=66.7%,
故答案为:66.7%;
(2)使反应达平衡时CO的转化率与(1)相同,为等效平衡,按化学计量数转化到左边,得到CO、H2O都是[1/3]mol,由于该反应前后气体体积不变,满足容器内n(CO):(H2O)=1:2,故应还应同时加入CO、H2O,则:
[n(CO)+[1/3]mol]:[n(H2O)+[1/3]mol]=1:2,整理得n(H2O)=2n(CO)+[1/3]mol,
故答案为:向容器中通入CO、H2O,且满足n(H2O)=2n(CO)+[1/3]mol;
(3)由(1)计算可知,平衡时参加反应是CO的物质的量=[2/3]mol,则:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol):12 0 0
变化(mol):[2/3][2/3] [2/3] [2/3]
平衡(mol):[1/3] [4/3] [2/3] [2/3]
反应前后气体体积不变,用物质的量代替浓度计算平衡常数,故平衡常数k=
2
3×
2
3
1
3×
4
3=1,
令参加反应的水的物质的量为xmol,则:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol):2 3 0 0
变化(mol):x x xx
平衡(mol):2-x3-x x x
故
x×x
(2−x)×(3−x)=1,解得x=1.2
故水的转化率=
点评:
本题考点: 化学平衡的计算.
考点点评: 本题考查化学平衡的有关计算、化学平衡常数的有关计算,难度中等,(4)中注意利用等效平衡解答,(2)中注意反应前后气体体积不变,满足对比即可.