Question

【題目】能源問題是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大基本問題之一。

（1）焦炭可用于制取水煤氣。實(shí)驗(yàn)測(cè)得1.2g碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了13.16kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___；該反應(yīng)在條件下能自發(fā)進(jìn)行___（選“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）。

（2）甲醇（CH3OH）廣泛用作燃料電池的燃料，工業(yè)上可由CO和H2來(lái)合成，化學(xué)方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。如圖是在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。

①T1___T2（填“>”、“<”或“=”）。T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1___（填“>”、“<”或“=”）K2。

②若容器容積不變，下列措施不能增加CO轉(zhuǎn)化率的是___（填字母）。

a.降低溫度

b.將CH3OH(g)從體系中分離

c.使用合適的催化劑

d.充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

③生成甲醇的化學(xué)反應(yīng)速率（v）與時(shí)間（t）的關(guān)系如圖所示。則圖中t2時(shí)采取的措施可能是___；t3時(shí)采取的措施可能是___。

④若在T1℃時(shí)，往一密閉容器通入等物質(zhì)的量CO和H2測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)1MPa，40min達(dá)平衡時(shí)測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)為0.6MPa，計(jì)算生成甲醇的壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP=___（MPa）-2（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

Answer 1

【答案】C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g） △H=+131.6kJ·mol-1 高溫 < > cd 加壓 加入催化劑 66.7

【解析】

(1) 1.2g碳的物質(zhì)的量為0.1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H2，吸收13.16kJ熱量，則1molC與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H2，吸收131.6kJ熱量，據(jù)此書寫熱化學(xué)方程式；依據(jù)△G=△H-T△S＜0分析判斷；

(2)①由達(dá)到平衡所需要的時(shí)間長(zhǎng)短知溫度的大小關(guān)系，根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響來(lái)回答判斷；②根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素分析判斷；③由圖可知，t2時(shí)正逆反應(yīng)速率均增大，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動(dòng)；t3時(shí)正、逆反應(yīng)速率均增大，正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，結(jié)合化學(xué)平衡的因素分析判斷；④同溫同體積條件下，氣體的物質(zhì)的量之比=壓強(qiáng)之比，結(jié)合三段式計(jì)算。

(1)1.2g碳的物質(zhì)的量為0.1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H2，吸收13.16kJ熱量，則1molC與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H2，吸收131.6kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.6kJmol-1；

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，該反應(yīng)是氣體體積變大的反應(yīng)，體系混亂度變大，則△S＞0；△G=△H-T△S＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，而△H＞0，△S＞0，說明在高溫條件下△G才為負(fù)值；

(2)①由達(dá)到平衡所需要的時(shí)間長(zhǎng)短知T1＜T2，當(dāng)溫度由T2→T1，即降溫時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，說明降低溫度時(shí)平衡向右移動(dòng)，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；放熱反應(yīng)，溫度越低，平衡常數(shù)越大，則K1＞K2；

②A．降低溫度，平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，故錯(cuò)誤；

B．將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，故錯(cuò)誤；

C．使用合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變，故正確；

D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變，故正確；

答案為：cd；

③由圖可知，t2時(shí)正、逆反應(yīng)速率均增大，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，因反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，可知t2時(shí)采取的措施可能是增大壓強(qiáng)。t3時(shí)正、逆反應(yīng)速率均增大，正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，可知t3時(shí)采取的措施可能是加入催化劑；

④同溫同體積條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，設(shè)CO和H2的物質(zhì)的量為1mol，轉(zhuǎn)化的CO為xmol，則

則=，解得：x=0.4，則CO、H2、CH3OH的平衡分壓分別為×0.6MPa=0.3MPa、×0.6MPa=0.1 MPa、×0.6MPa=0.2 MPa，則KP==66.7(MPa)-2。