Question

5．煤的氣化過程中發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），若在恒溫壓容器中充入1mol CO和3mol 水蒸氣發(fā)生上述反應(yīng)，達到平衡時測得反應(yīng)物
與生成物的物質(zhì)的量之比為5：3，且吸收熱量180kJ，請回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的熱化學方程式可寫為CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△=+240kJ/mol．
（2）兩種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率之和為1．
（3）該條件下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為1．
（4）若要在相同的溫度下和相同的容器中，按下列物料配比充入，建立平衡后CO的體積百分含量與題干平衡相同，下列選項中可行的是ABC．

物質(zhì) 選項	n（CO）	n（H2O）	n（CO2）	n（H2）
A	0mol	4mol	2mol	2mol
B	0.5mol	2.5mol	0.5mol	0.5mol
C	1mol	4mol	0.5mol	0.5mol
D	0mol	0mol	1mol	3mol

（5）若要在相同的溫度下和相同的容器中，充入下列物料建立平衡，平衡后CO₂的體積分數(shù)與題干平衡的CO₂的體積分數(shù)相同，但CO的體積分數(shù)與題干平衡中CO的體積分數(shù)不同的是BC．

物質(zhì) 選項	n（CO）	n（H2O）	n（CO2）	n（H2）
A	0mol	0mol	1mol	3mol
B	2.5mol	0.5mol	0.5mol	0.5mol
C	3mol	1mol	0mol	0mol
D	0mol	0mol	3mol	1mol

Answer 1

分析 在恒溫壓容器中充入1mol CO和3mol 水蒸氣發(fā)生上述反應(yīng)，達到平衡時測得反應(yīng)物與生成物的物質(zhì)的量之比為5：3，設(shè)轉(zhuǎn)化的CO為xmol，則
     CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始   1          3                0             0
轉(zhuǎn)化 x            x                x             x
平衡 1-x        3-x              x              x
（1-x+3-x）：2x=5：3，解得x=0.75mol
（1）0.75molCO反應(yīng)吸收熱量180kJ，則1molCO反應(yīng)吸熱為$\frac{180}{0.75}$=240kJ，結(jié)合物質(zhì)的狀態(tài)、焓變書寫熱化學方程式；
（2）轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化量}{開始的量}$×100%；
（3）K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（4）相同的溫度下和相同的容器中，如建立平衡后CO的體積百分含量與題干平衡相同，則極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時，n（CO）：n（H₂O）=1：3；
（5）相同的溫度下和相同的容器中，如平衡后CO₂的體積分數(shù)與題干平衡的CO₂的體積分數(shù)相同，但CO的體積分數(shù)與題干平衡中CO的體積分數(shù)不同的，則極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時或生成物時總物質(zhì)的量為4mol，但n（CO）＞n（H₂O）可符合CO的體積分數(shù)不同，以此來解答．

解答 解：在恒溫壓容器中充入1mol CO和3mol 水蒸氣發(fā)生上述反應(yīng)，達到平衡時測得反應(yīng)物與生成物的物質(zhì)的量之比為5：3，設(shè)轉(zhuǎn)化的CO為xmol，則
     CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始   1          3                0             0
轉(zhuǎn)化 x            x                x             x
平衡 1-x        3-x              x              x
（1-x+3-x）：2x=5：3，解得x=0.75mol
（1）0.75molCO反應(yīng)吸收熱量180kJ，則1molCO反應(yīng)吸熱為$\frac{180}{0.75}$=240kJ，由物質(zhì)的狀態(tài)、焓變?yōu)檎�可知熱化學方程式為CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△=+240 kJ/mol，故答案為：CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△=+240 kJ/mol；
（2）兩種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率之和為$\frac{0.75}{1}$×100%+$\frac{0.75}{3}$×100%=1，故答案為：1；   
（3）該條件下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×2.25}$=1，故答案為：1；
（4）相同的溫度下和相同的容器中，如建立平衡后CO的體積百分含量與題干平衡相同，則極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時，n（CO）：n（H₂O）=1：3，只有A、B、C中生成物極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時n（CO）：n（H₂O）=1：3，且總物質(zhì)的量為4mol符合，而D中生成物不能極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，
故答案為：ABC；
（5）相同的溫度下和相同的容器中，如平衡后CO₂的體積分數(shù)與題干平衡的CO₂的體積分數(shù)相同，但CO的體積分數(shù)與題干平衡中CO的體積分數(shù)不同的，則極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時或生成物時總物質(zhì)的量為4mol，但n（CO）＞n（H₂O）可符合CO的體積分數(shù)不同，只有BC中生成物極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時n（CO）＞n（H₂O），且總物質(zhì)的量為4mol符合，而A、D中生成物不能極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，
故選BC．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、轉(zhuǎn)化率與K的計算、等效平衡為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意等效平衡及極限轉(zhuǎn)化法為解答的難點，題目難度不大．