Question

【題目】（1）煤是一種重要的化工原料，人們將利用煤制取的水煤氣、焦炭、甲醚等廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。（1）已知：①C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ·mol-1

②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g) △H=+41.3kJ·mol-1

則碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為____________。該反應(yīng)在____________(填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”)下有利于正向自發(fā)進(jìn)行。

（2）有人利用炭還原法處理氮氧化物，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，在T1℃時(shí)，不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下表所示：

時(shí)間(min) 濃度(mol·L－1)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①10～20min內(nèi)，N2的平均反應(yīng)速率v(N2)=____________。

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是_________填字母序號(hào))。

A．通入一定量的NO B．加入一定量的活性炭

C．加入合適的催化劑 D．適當(dāng)縮小容器的體積

（3）研究表明：反應(yīng)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

若反應(yīng)在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H2O的濃度均為0.020mol·L-1，在該條件下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為____________。

Answer 1

【答案】C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90KJ·mol-1高溫0.009 mol·L-1AD75%

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；根據(jù)反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)分析；

（2）根據(jù)反應(yīng)速率的表達(dá)式計(jì)算；依據(jù)外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響結(jié)合圖像分析；

（3）根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)化率。

解析：（1）根據(jù)蓋斯定律：①-②即得到C(s)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋90.0 kJ·mol－1。該反應(yīng)是吸熱的體積增加的可逆反應(yīng)，則根據(jù)ΔG＝ΔH－T·ΔS可知反應(yīng)在高溫下自發(fā)進(jìn)行。

（2）①根據(jù)圖表信息，10～20min內(nèi)氮?dú)獾臐舛茸兓癁?/span>(0.25-0.16)mol/L=0.09mol/L，N2的平均反應(yīng)速率v（N2）＝0.09mol/L÷10min=0.009mol/（L·min）或0.00015 mol/（L·S）；

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，各物質(zhì)的濃度同等程度的增大，但平衡不移動(dòng)，由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，所以是改變壓強(qiáng)所致，因此改變的條件可能是A、通入一定量的NO或D、適當(dāng)縮小容器的體積；而B項(xiàng)中活性炭是固體，加入一定量的活性炭，各物質(zhì)的濃度不會(huì)增大，C項(xiàng)中加入合適的催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)速率，各物質(zhì)的濃度不會(huì)增大，答案選AD。

（3）CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)

起始濃度 0.020 0.020 0 0

變化濃度 n n n n

平衡濃度 0.020-n 0.020-n n n

則（n×n）÷（0.020-n）×（0.020-n）=K=9 ，解得n=0.015，該條件下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為（0.015/0.020）×100%=75%。