【題目】水煤氣是一種低熱值煤氣,主要成分為H2和CO,主要作為工業(yè)上合成氨和液體燃料的原料.
(1)反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=﹣41KJ/mol的v﹣t圖象如圖1所示,若其他條件不變,只是在反應(yīng)前縮小體積使壓強增大,則其v﹣t圖象如圖2所示.

下列說法正確的是
①a1>a2 ②a1<a2 ③b1>b2 ④b1<b2 ⑤t1>t2 ⑥t1=t2 ⑦兩圖中陰影部分面積相等 ⑧圖2陰影部分面積更大
A.①④⑤⑦
B.①③⑥⑦
C.②④⑤⑧
D.②④⑤⑦
(2)在一定溫度下將C單質(zhì)和CO2(g)各0.10mol充入體積為1L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)△H=+172KJ/mol.
①下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在t1時刻已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是(填序號).

②達到平衡時,容器內(nèi)的壓強為起始時的1.5倍,則此時反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=;若此時再分別加入0.05mol的CO2和0.1mol的CO,則此時平衡將(填“左移”、“右移”或“不移動”.)若將該反應(yīng)的起始條件改為恒溫恒壓,則達到平衡時,CO2的轉(zhuǎn)化率將(填“增大”“減小”或“不變”).
(3)工業(yè)上用焦炭和水蒸氣制備水煤氣的熱化學(xué)方程式為
(4)在一定條件下以CO和H2為原料可以合成乙醇,反應(yīng)方程式為:2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=aKJ/mol.
請從反應(yīng)能否自發(fā)進行的角度解釋a一定小于0的原因: , 若只改變反應(yīng)的一個條件,能使平衡體系中n 增大的措施有(答出兩點即可)

【答案】
(1)C
(2)ac;左移;增大
(3)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131KJ/mol
(4)該反應(yīng)的△S<0,只有當(dāng)△H<0時,吉布斯自由能△G=△H﹣T△S才有可能小于0,反應(yīng)才能在一定條件下自發(fā)進行,所以a<0;降溫,加壓或增加CO的濃度
【解析】解:(1)反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=﹣41KJ/mol的v﹣t圖象如圖1所示,反應(yīng)前后氣體體積不變,若其他條件不變,只是在反應(yīng)前縮小體積使壓強增大,物質(zhì)濃度增大,反應(yīng)速率增大,達到平衡所需時間縮小,陰影部分為反應(yīng)物濃度變化量,圖2中濃度變化比圖1中濃度變化大,則分析選項得到:a1<a2 , b1<b2 , t1>t2 , 兩圖中陰影部分面積圖2陰影部分面積更大,選擇②④⑤⑧,故選C,所以答案是:C;(2)①a.t1時正逆反應(yīng)速率相同,說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故a正確;
b、t1時平衡常數(shù)不繼續(xù)變化,正逆反應(yīng)速率不相等,不能說明達到了平衡狀態(tài),故b錯誤;
c、反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化,質(zhì)量增加,物質(zhì)的量增大,t1時氣體平均摩爾質(zhì)量不變,說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故c正確;
d、t1后氣體壓強增大,始終發(fā)生變化,表明正逆反應(yīng)速率不相等,反應(yīng)不能達到平衡狀態(tài),故d錯誤;
故選ac,
所以答案是:ac;②在一定溫度下將C單質(zhì)和CO2(g)各0.10mol充入體積為1L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng),設(shè)二氧化碳消耗濃度為x,

C(s)+

CO2(g)

2CO(g)

△H=+172KJ/mol

起始量(mol/L)

0.10

0

變化量(mol/L)

x

2x

平衡量(mol/L)

0.10﹣x

2x

達到平衡時,容器內(nèi)的壓強為起始時的1.5倍,則0.10﹣x+2x=0.10×1.5,
x=0.05mol/L,則平衡常數(shù)K= =0.2,
若此時再分別加入0.05mol的CO2和0.1mol的CO,此時濃度商Qc= =0.4>K=0.2,則此時平衡將左移,若將該反應(yīng)的起始條件改為恒溫恒壓,隨反應(yīng)進行其他物質(zhì)的量增加,為保持恒壓,氣體體積增大氣體壓強減小,平衡正向進行,則達到平衡時,CO2的轉(zhuǎn)化率將增大,
所以答案是:0.2;左移;增大;(3)①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=﹣41KJ/mol,
②C(s)+CO2(g)2CO(g)△H=+172KJ/mol.
蓋斯定律計算①+②得到所需熱化學(xué)方程式:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131KJ/mol,
所以答案是:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131KJ/mol;(4)在一定條件下以CO和H2為原料可以合成乙醇,反應(yīng)方程式為:2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=aKJ/mol.
弱反應(yīng)自發(fā)進行△G=△H﹣T△S<0,反應(yīng)前后氣體體積減小,△S<0,只有當(dāng)△H<0時,吉布斯自由能△G=△H﹣T△S才有可能小于0,所以a<0,
改變條件使比值 增大,平衡需要正向進行,反應(yīng)是放熱反應(yīng)可以降低溫度,反應(yīng)前后氣體體積減小可以是增大壓強,也可以增大CO濃度提高氫氣轉(zhuǎn)化率,
所以答案是:該反應(yīng)的△S<0,只有當(dāng)△H<0時,吉布斯自由能△G=△H﹣T△S才有可能小于0,反應(yīng)才能在一定條件下自發(fā)進行,所以a<0;降溫,加壓或增加CO的濃度.
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的相關(guān)知識,掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:“等”即 V正=V逆>0;“動”即是動態(tài)平衡,平衡時反應(yīng)仍在進行;“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變;“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡;與途徑無關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,都可建立同一平衡狀態(tài)(等效),以及對化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的理解,了解狀態(tài)判斷:①v(B)=v(B)②v(C):v(D)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體,且m+n≠x+y,壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定(m+n ≠ x+y)等.

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A.m+n>p,△H>0
B.m+n>p,△H<0
C.m+n<p,△H>0
D.m+n<p,△H<0

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A.m+n>p,△H>0
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