Question

傳統(tǒng)的制備合成氨原料氣H₂的方法是水煤氣法．已知：
①C（s）+H₂0（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol
②C（s）+2H₂O（g）=C0₂（g）+2H₂（g）△H=+90.2kJ/mol
（1）反應(yīng)①△H＞0，在一定條件下，能自發(fā)進(jìn)行的原因是

△S＞0

；在相同條件下，CO與H₂O（g）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.1KJ/mol

．
（2）已知800℃時(shí)：CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）  K=1.0．在此溫度下向一VL的恒溫恒容密閉容器中充入4molH₂O（g）和2molCO，tmin后達(dá)到平衡，則從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率v（H₂O）=

4

3Vt

mol?L^-1’?min^-1．若在恒溫（800℃）恒壓條件下，在該平衡體系中再充入6mol H₂O，達(dá)到新平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為

83.3%

．
（3）900℃時(shí)，反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K

＜

 1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的依據(jù)是△H-T△S＜0分析判斷；熱化學(xué)方程式可以結(jié)合蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算．結(jié)合反應(yīng)速率計(jì)算得到，依據(jù)濃度改變平衡常數(shù)不變計(jì)算應(yīng)用；
（3）依據(jù)（1）得到的熱化學(xué)方程式可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行；

解答：解：（1）自發(fā)進(jìn)行的依據(jù)是△H-T△S＜0，反應(yīng)①C（s）+H₂0（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol是吸熱反應(yīng)，△H＞0，△S＞0，所以反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行是高溫下進(jìn)行的反應(yīng)，依據(jù)蓋斯定律，②-①得到，在相同條件下，CO與H₂O（g）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.1KJ/mol；
故答案為：△S＞0；CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.1KJ/mol；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式，設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡消耗水的物質(zhì)的量為x
              CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）  2       4        0       0
變化量（mol）  x       x        x       x
平衡量（mol）  2-x    4-x       x       x
K=

x2

(2-x)(4-x)

=1
計(jì)算得到x=

4

3

mol；反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率v（H₂O）=

4 3V

t

=

4

3Vt

mol?L^-1?min^-1．
若在恒溫（800℃）恒壓條件下，在該平衡體系中再充入6mol H₂O，反應(yīng)正向進(jìn)行，設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為y，依據(jù)平衡三段式計(jì)算
             CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2       10        0      0
變化量（mol） y       y         y      y
平衡量（mol）2-y    10-y        y        y
K=

y2

(2-y)(10-y)

=1
計(jì)算得到y(tǒng)=1.67mol
達(dá)到新平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為=

1.67mol

2mol

×100%=83.3%
故答案為：83.3%
（3）900℃時(shí)，依據(jù)題干反應(yīng)可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)減小，K＜1.0
故答案為：＜；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)，化學(xué)平衡的計(jì)算應(yīng)用，平衡常數(shù)的分析判斷，題目難度中等．