Question

科學(xué)家要研究跟碳元素及其化合物相關(guān)的很多課題．
（1）焦炭可用于制取水煤氣．測(cè)得12g碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了131.6kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是______．
（2）工業(yè)上可用焦炭冶煉金屬，若0.5mol碳完全與赤鐵礦反應(yīng)，得到0.6mol鐵，同時(shí)生成2種常見氣體，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．
（3）碳跟水蒸氣制水煤氣的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，下列情況下能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是______（選填編號(hào)）．
a．v_正（H₂O）=v_正（H₂） b．容器中溫度不再發(fā)生改變
c．消耗n mol H₂同時(shí)消耗n mol CO d．容器中氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間改變
（4）溫度T₁時(shí)，在一體積為2L的密閉容積中，加入2.0mol CO和2.0mol的H₂，反應(yīng)中c（H₂O）的變化情況如圖所示，T₁時(shí)反應(yīng)[C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）]的平衡常數(shù)的數(shù)值為______．在第5分鐘時(shí)將體系的溫發(fā)升高到T₂，若在第8分鐘時(shí)達(dá)到新的平衡，請(qǐng)?jiān)谌鐖D中畫出第5分鐘到9分鐘后c（H₂O）濃度變化趨勢(shì)的曲線（只要求定性表示）．

Answer 1

（1）12g碳的物質(zhì)的量為1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H₂，吸收131.6kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ?mol^-1；
（2）0.5mol碳完全與赤鐵礦反應(yīng)，得到0.6mol鐵，同時(shí)生成2種常見氣體，氣體為CO₂、CO，令生成CO₂、CO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)C原子守恒有x+y=0.5，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有4x+2y=0.6×3，聯(lián)立解得x=0.4、y=0.1，CO₂、CO的系數(shù)為4：1，故該反應(yīng)的方程式為5C+3Fe₂O₃

高溫 .

4CO₂↑+CO↑+6Fe，
故答案為：5C+3Fe₂O₃

高溫 .

4CO₂↑+CO↑+6Fe；
（3）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ?mol^-1，
a．v_正（H₂O）=v_正（H₂），依據(jù)反應(yīng)可知自始至終v_正（H₂O）=v_正（H₂），不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，容器中溫度不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故b正確；
c．根據(jù)反應(yīng)可知，消耗n mol H₂同時(shí)消耗n mol CO，反應(yīng)逆向進(jìn)行不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故C錯(cuò)誤；
d．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，容器中氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間改變，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故d正確；
故選：bd；
（4）溫度T₁時(shí)，在一體積為2L的密閉容積中，加入2.0mol CO和2.0mol的H₂，反應(yīng)中c（H₂O）的變化情況如圖所示，
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 0 0 1 1
變化量（mol/L） 0.1 0.1 0.1
平衡量（mol/L） 0.1 0.9 0.9
T₁時(shí)反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)=

0.9×0.9

0.1

=8.1；
在第5分鐘時(shí)將體系的溫發(fā)升高到T₂，若在第8分鐘時(shí)達(dá)到新的平衡，在反應(yīng)是吸熱反應(yīng)升溫平衡正向進(jìn)行，水的濃度減小，如圖中畫出第5分鐘到9分鐘后c（H₂O）濃度變化趨勢(shì)的曲線為，
故答案為：8.1；．