Question

11．煤化工是以煤為原料，經(jīng)過加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程．
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1△S=+133.7J•mol^-1•K^-1
①該反應(yīng)在298℃時不能（填“能”或“不能”）自發(fā)；
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(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是bce（填字母，下同）．
a．容器中的壓強不變     b.1mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O）   d．c（CO）=c（H₂）
e．容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量不變
（2）升高溫度，其平衡常數(shù)增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變H₂、CO的量），反應(yīng)速率v與時間t的關(guān)系如圖所示．圖中t₄時引起平衡移動的條件可能是增大壓強；圖中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段時間是t₃～t₄．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)△G=△H-T△S判斷，△G＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．
②反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，可由此進(jìn)行判斷．
（2）依據(jù)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行分析；
（3）若不改變H₂、CO的量，由圖可知，t₄時瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動，改變條件為壓縮體積增大壓強；t₆時瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動，故應(yīng)是加入催化劑，t₂時改變改變條件，平衡向正反應(yīng)移動，在t₃時重新到達(dá)平衡，t₄時改變條件，平衡向逆反應(yīng)移動，t₅時由達(dá)平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高；

解答 解：（1）①由熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)為焓增，熵增過程，即△H＞0、△S＞0，△G=△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，所以該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，受溫度影響，298℃時，△H=+131.3kJ•mol^-1△S=+133.7J•mol^-1•K^-1，△G=△H-T△S=+131.3kJ•mol^-1-（298+273）K×（+133.7×10^-3KJ•mol^-1）•K^-1=54.96KJ/mol＞0，說明反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：不能；
②C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，
a．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(yīng)，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量增加，壓強增大，保持恒壓，容器中的壓強始終不變，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯誤；
 b．1 molH-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時生成l molH-H鍵，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確．
c．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，v_正（CO）=v_逆（H₂O），說明水的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．根據(jù)反應(yīng)可知，自始至終c（CO）=c（H₂），不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故d錯誤；
e．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故e正確；
故選：bce．
（2）反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
故答案為：增大；
（3）若不改變H₂、CO的量，由圖可知，t₄時瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動，改變條件為壓縮體積增大壓強；t₆時瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動，故應(yīng)是加入催化劑，t₂時改變改變條件，平衡向正反應(yīng)移動，在t₃時重新到達(dá)平衡，t₄時改變條件，平衡向逆反應(yīng)移動，t₅時由達(dá)平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高；
故答案為：增大壓強，t₃～t₄；

點評 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、影響平衡移動的因素與平衡圖象等，比較基礎(chǔ)，注意方程式中物質(zhì)的狀態(tài)，理解外界條件對反應(yīng)速率的影響，題目難度中等．