Question

19．水煤氣（CO 和H₂）是重要燃料和化工原料，可用水蒸氣通過(guò)熾熱的炭層制得：C （s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）△H=+131.3kJ•mol^-1
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的升高而增大（增大/減小/不變）．
（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，將體系中的C （s）全部移走，平衡向左移（向左移/向右移/不移動(dòng)）．
（3）下列事實(shí)能說(shuō)明該反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到平衡狀態(tài)的有AB（填序號(hào)）．
A．單位體積內(nèi)每消耗1mol CO的同時(shí)生成1molH₂
B．混合氣體總物質(zhì)的量保持不變
C．生成H₂O（g）的速率與消耗CO的速率相等
D．H₂O（g）、CO、H₂的濃度相等
（4）上述反應(yīng)在t₀時(shí)刻達(dá)到平衡（如圖），若在t₁時(shí)刻改變某一條件，請(qǐng)?jiān)谟覉D中繼續(xù)畫(huà)出t₁時(shí)刻之后c（CO）隨時(shí)間的變化．
①縮小容器體積（用實(shí)線表示）．
②降低溫度（用虛線表示）．
（5）某溫度下，將4.0mol H₂O（g）和足量的炭充入2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g），達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得K=1，則此溫度下H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率為50%
（6）己知：
①C （s）+H₂O（l）?CO （g）+H₂ （g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂ （g）△H ₂
③H₂O （l）═H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）△H ₃
則2C （s）+2O₂（g）═2CO₂ （g）的△H=2△H₁+△H₂-2△H₃．

Answer 1

分析 （1）該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此判斷；
（2）將C全部移走，由于是可逆反應(yīng)，還會(huì)生成碳，生成的碳不能完全反應(yīng)；
（3）依據(jù)平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變，結(jié)合反應(yīng)特征和平衡移動(dòng)原理分析選項(xiàng)；
（4）①縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，瞬間正反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大到新平衡；
②降低溫度，瞬間正反應(yīng)速率減慢，平衡逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大到新平衡，據(jù)此作圖；
（5）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%計(jì)算得到；
（6）結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式得到反應(yīng)焓變．

解答 解：（1）該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；
故答案為：增大；
（2）將C全部移走，由于是可逆反應(yīng)，還會(huì)生成碳，生成的碳不能完全反應(yīng)，故平衡向左移動(dòng)，
故答案為：向左移；
（3）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1 ，反應(yīng)是氣體體積增大的放熱反應(yīng)；分析選項(xiàng)正逆反應(yīng)速率相同是平衡標(biāo)志；
A．單位體積內(nèi)每消耗1mol CO的同時(shí)生成1molH₂ ，說(shuō)明對(duì)一氧化碳或氫氣正逆反應(yīng)速率相同，故A正確；
B．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，混合氣體總物質(zhì)的量保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．生成H₂O（g）的速率與消耗CO的速率相等只能說(shuō)明反應(yīng)逆向進(jìn)行，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．H₂O（g）、CO、H₂的濃度相等和起始量變化量有關(guān)，不能作為平衡標(biāo)志，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AB
（4）①縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，瞬間正反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大到新平衡；
②降低溫度，瞬間正反應(yīng)速率減慢，平衡逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大到新平衡，故圖象為：，故答案為：；
（5）設(shè)H₂O轉(zhuǎn)化了xmol/L，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
                  C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g）
初始濃度（mol/L）         2.0       0      0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）          x       x       x
平衡濃度（mol/L）       2.0-x      x       x 
達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得lgK=-1.0，K=0.1
K=$\frac{{x}^{2}}{2-x}$=1，解得x=1mol/L
所以α（H₂O）=$\frac{1mol/L}{2mol/L}$×100%=50%；
故答案為：50%；
（6）①C （s）+H₂O（l）?CO（g）+H₂（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
③H₂O（l）═H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₃
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×2+②-2×③得到，C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=2△H₁+△H₂-2△H₃；
故答案為：2△H₁+△H₂-2△H₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡及反應(yīng)速率的影響因素、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)等，難度中等，（2）是易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易形成定式思維，認(rèn)為碳是固體，不影響平衡移動(dòng)，導(dǎo)致錯(cuò)誤，注意審題是將碳完全移走．