Question

近年來，碳和碳的化合物在生產(chǎn)生活實際中應(yīng)用廣泛．
（1）在2升的密閉容器中，充有2mol CO與4mol 水蒸氣，在催化劑作用下進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），CO的轉(zhuǎn)化率和溫度t的關(guān)系如下表：

t（℃）	750	850	1000
CO%	0.7	2/3	0.5

1000℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

．850℃時，向該容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，此時反應(yīng)

 

（填“向右進(jìn)行”、“向左進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”）．
（2）已知：C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1
則CO和H₂O生成CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式為

 

．
（3）目前工業(yè)上可用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇，有關(guān)反應(yīng)為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1．現(xiàn)向體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，反應(yīng)過程中測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間的變化如圖所示．
①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

；
②若改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動，則平衡常數(shù)

 

（填序號）
a．可能不變     b．可能減小    c．可能增大   d．不變、減小、增大皆有可能．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)三段式解題法，求出平衡時各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)=生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比寫出表達(dá)式；根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的大小關(guān)系判斷反應(yīng)的方向；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由①+②-③得；
（3）考慮改變什么條件，使平衡向正反應(yīng)方向移動，結(jié)合選項分析解答；

解答： 解：（1）已知1000℃時CO的轉(zhuǎn)化率為0.5：
            CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：1        2        0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：0.5     0.5       0.5      0.5
平衡（mol/L）：0.5     1.5       0.5      0.5
則1000℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

0.5×0.5

0.5×1.5

=

1

3

；
已知850℃時CO的轉(zhuǎn)化率為

2

3

：
            CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：1       2        0       0
轉(zhuǎn)化（mol）：1×

2

3

   1×

2

3

     1×

2

3

  1×

2

3

    
平衡（mol）：

1

3

     

4

3

       

2

3

      

2

3

則850℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)k=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=1，
850℃時，向該容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，Q=

0.25×1

0.5×0.75

=

2

3

＜k，故此時反應(yīng)向右進(jìn)行．
故答案為：

1

3

；向右進(jìn)行；
（2）已知：C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1----①
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1----②
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1-----③
則CO和H₂O生成CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式可根據(jù)蓋斯定律，由①+②-③得，為CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂=-41.2kJ?mol^-1，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂=-41.2kJ?mol^-1；
（3）①由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75 mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?min），
故答案為：0.225mol?L^-1?min^-1；
②平衡時濃度商等于平衡常數(shù)，若改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動，則需濃度商小于平衡常數(shù)，可以是濃度商減小、平衡常數(shù)不變或濃度商不變、平衡常數(shù)增大，
故選ac．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的計算及影響因素、蓋斯定律的應(yīng)用、電離與水解等，難度中等．