Question

水煤氣（CO 和H₂）是重要燃料和化工原料，可用水蒸氣通過熾熱的炭層制得：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的升高而

 

（增大/減小/不變）．
（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，將體系中的C（s）全部移走，平衡

 

（向左移/向右移/不移動）．
（3）下列事實(shí)能說明該反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到平衡狀態(tài)的有

 

（填序號）．
A．單位體積內(nèi)每消耗1mol CO的同時(shí)生成1molH₂
B．混合氣體總物質(zhì)的量保持不變
C．生成H₂O（g）的速率與消耗CO的速率相等
D．H₂O（g）、CO、H₂的濃度相等
（4）上述反應(yīng)在t₀時(shí)刻達(dá)到平衡（如圖），若在t₁時(shí)刻改變某一條件，請?jiān)趫D中繼續(xù)畫出t₁時(shí)刻之后c（CO）隨時(shí)間的變化．
①縮小容器體積（用實(shí)線表示）．
②降低溫度（用虛線表示）．
（5）某溫度下，將6.0mol H₂O（g）和足量的炭充入2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），達(dá)到平衡時(shí)測得lgK=-1.0，求此溫度下H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字，要求寫出計(jì)算過程）．
（6）己知：①C （s）+H₂O（l）?CO（g）+H₂（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
③H₂O（l）═H₂ （g）+

1

2

O₂（g）△H₃
則2C（s）+O₂（g）═2CO₂（g）的△H=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，據(jù)此判斷；
（2）將C全部移走，由于是可逆反應(yīng)，還會生成碳，生成的碳不能完全反應(yīng)；
（3）依據(jù)平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變，結(jié)合反應(yīng)特征和平衡移動原理分析選項(xiàng)；
（4）①縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，瞬間正反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)速率增大到新平衡；
②降低溫度，瞬間正反應(yīng)速率減慢，平衡逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)速率增大到新平衡，據(jù)此作圖；
（5）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%計(jì)算得到；
（6）結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式得到反應(yīng)焓變；

解答： 解：（1）該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)增大；
故答案為：增大；
（2）將C全部移走，由于是可逆反應(yīng)，還會生成碳，生成的碳不能完全反應(yīng)，故平衡向左移動，
故答案為：向左移；
（3）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1 ，反應(yīng)是氣體體積增大的放熱反應(yīng)；分析選項(xiàng)正逆反應(yīng)速率相同是平衡標(biāo)志；
A．單位體積內(nèi)每消耗1mol CO的同時(shí)生成1molH₂ ，說明對一氧化碳或氫氣正逆反應(yīng)速率相同，故A正確；
B．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，混合氣體總物質(zhì)的量保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．生成H₂O（g）的速率與消耗CO的速率相等只能說明反應(yīng)逆向進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．H₂O（g）、CO、H₂的濃度相等和起始量變化量有關(guān)，不能作為平衡標(biāo)志，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AB
（4）①縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，瞬間正反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)速率增大到新平衡；
②降低溫度，瞬間正反應(yīng)速率減慢，平衡逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)速率增大到新平衡，故圖象為：
故答案為：；
（5）設(shè)H₂O轉(zhuǎn)化了xmol/L，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
                  C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g）
初始濃度（mol/L）         3.0       0      0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）          x       x       x
平衡濃度（mol/L）       3.0-x      x       x 
達(dá)到平衡時(shí)測得lgK=-1.0，K=0.1
K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

=

x2

3.0-x

=0.1，解得x=0.5mol/L
所以α（H₂O）=

0.5mol/L

3.0mol/L

×100%=16.7%；
答：α（H₂O）=

0.5mol/L

3.0mol/L

×100%=16.7%；
（6）①C （s）+H₂O（l）?CO（g）+H₂（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
③H₂O（l）═H₂ （g）+

1

2

O₂（g）△H₃
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×2+②-2×③得到，2C（s）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=2△H₁+△H₂-2△H₃；
故答案為：2△H₁+△H₂-2△H₃；

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡及反應(yīng)速率的影響因素、熱化學(xué)方程式書寫等，難度中等，（2）是易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易形成定式思維，認(rèn)為碳是固體，不影響平衡移動，導(dǎo)致錯(cuò)誤，注意審題是將碳完全移走．