Question

【題目】以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)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炭即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。

①該反應(yīng)在常溫下_______(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。

②一定溫度下，在一個(gè)容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是____(填字母，下同)。

a．容器中的壓強(qiáng)不變

b．1 mol H—H鍵斷裂的同時(shí)，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)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)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(shí)驗(yàn)1中從反應(yīng)開始至平衡以CO2表示的平均反應(yīng)速率為v(CO2)＝________(取小數(shù)點(diǎn)后兩位，下同)。

②該反應(yīng)的正反應(yīng)為________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K＝________。

(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(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，達(dá)到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。

a．升高溫度

b．充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大

c．將H2O(g)從體系中分離出來

d．再充入1 mol CO2和3 mol H2

Answer 1

【答案】 不能 bd 0.13 mol·L－1·min－1 放 0.17 c d

【解析】試題分析：本題考查化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判斷，化學(xué)平衡的標(biāo)志，化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，外界條件對化學(xué)平衡的影響。

（1）①該反應(yīng)的ΔH0，ΔS0，在常溫下ΔG=ΔH-TΔS0，該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。

②a，該容器容積可變，在建立平衡過程中容器內(nèi)壓強(qiáng)始終不變，容器中的壓強(qiáng)不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；b，1molH-H鍵斷裂的同時(shí)，斷裂2molH-O鍵，表示正逆反應(yīng)速率相等，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；c，根據(jù)轉(zhuǎn)化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，c（CO）與c（H2）始終相等，c（CO）=c（H2）不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；d，該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，建立平衡過程中氣體分子物質(zhì)的量增大，在容積可變?nèi)萜髦腥萜鞯娜莘e增大，平衡時(shí)氣體分子物質(zhì)的量不變，容器的容積不變，容器的容積不再改變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd，答案選bd。

（2）①實(shí)驗(yàn)1中從反應(yīng)開始至平衡υ（CO）=（4mol-2.4mol）2L6min=0.13mol/（L·min），則υ（CO2）=υ（CO）=0.13mol/（L·min）。

②該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，根據(jù)等效平衡的規(guī)律，650℃起始向容器中充入1molH2O（g）和2molCO（起始物質(zhì)的量為實(shí)驗(yàn)1的一半），達(dá)到平衡時(shí)H2物質(zhì)的量為0.8mol、CO物質(zhì)的量為1.2mol（平衡物質(zhì)的量為實(shí)驗(yàn)1的一半）；實(shí)驗(yàn)2為900℃起始向容器中充入1molH2O（g）和2molCO，達(dá)到平衡時(shí)H2物質(zhì)的量為0.4mol、CO物質(zhì)的量為1.6mol，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)的逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)2條件下用三段式

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

c（起始）（mol/L） 1 0.5 0 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L） 0.2 0.2 0.2 0.2

c（平衡）（mol/L） 0.8 0.3 0.2 0.2

平衡常數(shù)K===0.17。

（3）a，由于反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，c（CH3OH）減小；b，充入He（g），由于各物質(zhì)的濃度不變，平衡不發(fā)生移動(dòng)，c（CH3OH）不變；c，將H2O（g）從體系中分離出來，減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c（CH3OH）增大；d，再充入1molCO2和3molH2，增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c（CH3OH）增大；能使c（CH3OH）增大的是cd，答案選cd。