Question

【題目】以煤為原料，經(jīng)過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)叫煤化工

(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣。反應為：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH=＋131.3 kJmol-1。

①該反應在常溫下____________自發(fā)進行（填“能”與“不能”）；

②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的是______________（填字母，下同）。

a．容器中的壓強不變 b．1 mol H—H鍵斷裂的同時斷裂2 mol H—O鍵

c．c(CO)=c(H2) d．密閉容器的容積不再改變

(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	6
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中以v(CO2) 表示的反應速率為________________ 。（取小數(shù)二位，下同）

②該反應為 _____（填“吸”或“放”）熱反應，實驗2條件下平衡常數(shù)K=________。

③若實驗3達平衡時與實驗2平衡狀態(tài)中各物質的質量分數(shù)分別相等，且t＜3min，則a、b應滿足的關系是________________________（用含a、b的數(shù)學式表示）。

(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ，如圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJmol-1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，下列措施中能使c(CH3OH)增大的是___________。

a．升高溫度

b．充入He(g)，使體系壓強增大

c．將H2O(g)從體系中分離出來

d．再充入1mol CO2和3mol H2

Answer 1

【答案】不能 b d 0.13mol(Lmin)-1 放 K=0.17 b=2a，a＞1 c、d

【解析】

（1）①對于反應C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH=＋131.3 kJmol-1，ΔH＞0，ΔS＞0，根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS＜0反應能自發(fā)進行，可知在高溫條件下反應能自發(fā)進行，常溫下不能自發(fā)進行；答案為：不能；

②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應，根據(jù)“正逆相等，變量不變”可判斷一個可逆反應是否達到化學平衡狀態(tài)；

a．因為容器的容積可變，說明是恒壓條件，故容器中的壓強不變不能說明反應達到平衡，a錯誤；

b．1 mol H—H鍵斷裂表示逆反應， 2 mol H—O鍵斷裂表示正反應，且正逆反應速率相等，說明反應達到平衡，b正確；

c．c(CO)=c(H2)并不能說明正逆反應速率相等或各組分的百分含量不變，不能說明反應達到平衡，c錯誤；

d．因為該反應是一個氣體物質的量增加的反應，由于容器的容積可變，隨反應進行，容器的容積增大，故當容器的容積不變時說明反應達到平衡，d正確；

故選bd；

（2）①根據(jù)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，結合表中數(shù)據(jù)，平衡時消耗的CO的物質的量為1.6mol，則生成的CO2的物質的量為1.6mol，CO2的濃度變化為0.8 mol/L，根據(jù)可得(CO2)=；

②根據(jù)表中1、2兩組實驗數(shù)據(jù)，假設溫度相同，實驗2相對于實驗1為減小壓強，因為該反應反應前后氣體物質的量不變，則兩平衡等效，平衡時H2的物質的量應該為0.8mol,但由于溫度升高，H2的物質的量為0.4mol，說明升溫平衡逆向移動，則該反應為放熱反應；容器的容積為2L，結合表中實驗2的數(shù)據(jù)，利用三段式：

則=；

③實驗3與實驗2反應溫度相同，若平衡狀態(tài)中各物質的質量分數(shù)分別相等，則為等效平衡，則a、b應滿足的關系是a:b=1:2，即b=2a，若t＜3min，說明實驗3容器內(nèi)壓強大于實驗2，則a＞1（或b＞2）；

答案為：①放 ②0.17 ③b=2a，a＞1；

（3）根據(jù)圖象可知CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)為放熱反應，在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，

a．升高溫度，平衡逆向移動，c(CH3OH)減小，a錯誤；

b．充入He(g)，使體系壓強增大，平衡不移動，c(CH3OH)不變，b錯誤；

c．將H2O(g)從體系中分離出來，平衡逆向移動，c(CH3OH)增大，c正確；

d．再充入1mol CO2和3mol H2，等效成增大壓強，平衡正向移動，c(CH3OH)增大，d正確；

故選cd。