Question

【題目】一碳化學(xué)是指以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物(如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等)為原料，用化工的方法制造產(chǎn)品的化學(xué)體系的總稱。我國(guó)能源比較豐富，煤的探明儲(chǔ)量6000億噸，居世界第三位，因此，發(fā)展一碳化學(xué)有著優(yōu)越的條件和光明的前途。請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題。

(1)已知在一定溫度下有如下反應(yīng):

I.C(s)+CO2(g)2CO(g)H1=akJ/mol

II.CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)△H2=bkJ/mol

III.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H3________。

(2)在一恒容的密閉容器中，加入lmolCO(g)、2molH2O(g)，發(fā)生反應(yīng)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H ，CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示：

①該反應(yīng)的△H__0(填“<”或“>”。)

②在某溫度下，能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是________。

a.混合氣體中c(CO)不變 b.c(CO)=c(CO2)

c.υ正(H2O)=υ逆(H2) d.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

③A點(diǎn)時(shí)H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為__________。

④在體積不變時(shí)，要增大該反應(yīng)的正反應(yīng)速率可采取的措施是_______(寫(xiě)兩條)。

⑤A點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

⑥若在該容器中充入2molCO和3mol水蒸氣進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)與H2的體積分?jǐn)?shù)相等，則平衡后CO的體積分?jǐn)?shù)為_______。

Answer 1

【答案】 (a+b)kJ/mol < ac 20% 升高溫度、使用催化劑、充入CO或H2O 0.17 10%

【解析】（1）應(yīng)用蓋斯定律作答。

（2）①根據(jù)圖像，升高溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，ΔH0。

②根據(jù)化學(xué)平衡的特征和本質(zhì)判斷。

③根據(jù)圖像計(jì)算轉(zhuǎn)化CO物質(zhì)的量，結(jié)合方程式計(jì)算轉(zhuǎn)化H2O（g）的物質(zhì)的量，進(jìn)一步計(jì)算α（H2O）。

④根據(jù)濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律作答。

⑤用三段式計(jì)算A點(diǎn)時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)。

⑥用三段式計(jì)算平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)。

（1）應(yīng)用蓋斯定律，將I+II得，C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）ΔH3=ΔH1+ΔH2=（a+b）kJ/mol。

（2）①根據(jù)圖像，升高溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，ΔH0。

②a項(xiàng)，混合氣體中c（CO）不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；b項(xiàng)，達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度保持不變，但不一定相等，c（CO）=c（CO2）不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；c項(xiàng)，υ正（H2O）=υ逆（H2）說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；d項(xiàng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，混合氣體的總質(zhì)量始終不變，該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，混合氣體分子總物質(zhì)的量始終不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是a、c，答案選ac。

③根據(jù)圖像A點(diǎn)時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，轉(zhuǎn)化CO物質(zhì)的量為1mol40%=0.4mol，根據(jù)轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，結(jié)合方程式CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g），轉(zhuǎn)化H2O（g）物質(zhì)的量為0.4mol，A點(diǎn)時(shí)H2O（g）的轉(zhuǎn)化率為100%=20%。

④在體積不變時(shí)，要增大該反應(yīng)的正反應(yīng)速率可采取的措施是：升高溫度（升高溫度加快反應(yīng)速率）、使用催化劑（使用催化劑加快反應(yīng)速率）、充入CO或H2O（g）（增大反應(yīng)物濃度加快反應(yīng)速率）。

⑤A點(diǎn)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，用三段式

CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）

n（起始）（mol） 1 2 0 0

n（轉(zhuǎn)化）（mol）140%=0.4 0.4 0.4 0.4

n（平衡）（mol） 0.6 1.6 0.4 0.4

設(shè)容器的容積為VL，A點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)===0.17。

⑥設(shè)轉(zhuǎn)化CO物質(zhì)的量為xmol，用三段式

CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）

n（起始）（mol） 2 3 0 0

n（轉(zhuǎn)化）（mol） x x x x

n（平衡）（mol） 2-x 3-x x x

平衡時(shí)水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)與H2的體積分?jǐn)?shù)相等，平衡時(shí)H2O（g）和H2物質(zhì)的量相等，即3-x=x，解得x=1.5，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為2mol-1.5mol=0.5mol，平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為5mol，平衡后CO的體積分?jǐn)?shù)等于CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=100%=10%。