Question

7．工業(yè)制氫氣的一個(gè)重要反應(yīng)是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）已知在25．C時(shí)：
C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
則反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）的反應(yīng)熱△H=-241kJ•mol^-1（3分）
（2）現(xiàn)將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	超始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO2
1	650	4	2	1.6	1.6	5
2	900	2	1	0.5	0.5	3
3	900	a	b	c	d	t

①以下反應(yīng)能說明CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）達(dá)到平衡狀態(tài)的是a
A．容器中CO的含量保持不變            B．容器中CO₂濃度與CO濃度相等
C．ν（CO）_正=ν（H₂O ）_正             D．容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
②實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，從反應(yīng)開始到反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO的平均反應(yīng)速率ν（CO）=0.16mol/（L．min）；；
③實(shí)驗(yàn)Ⅱ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.33（保留小數(shù)點(diǎn)后二位）．若降低溫度，化學(xué)平衡常數(shù)K將增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
④實(shí)驗(yàn)Ⅲ中，若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a，b必須滿足的關(guān)系是a＜b；
⑤若在900℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)Ⅱ反應(yīng)達(dá)到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，則此時(shí)ν_（正）＞ν_（逆）（填“＞”或“＜”），平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”“逆反應(yīng)”“不移動(dòng)”）

Answer 1

分析 （1）①C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
②C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律②-①-③計(jì)算得到；
（2）①化學(xué)平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)組分含量保持不變，衍生的條件滿足變量不變的原則分析判斷；
②反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算得到；
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此分析；
④實(shí)驗(yàn)Ⅲ中，若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，反應(yīng)比相同所以起始量一氧化碳小于水；
⑤計(jì)算濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；

解答 解：（1）①C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
②C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律②-①-③得，CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-494+111+142=-241kJ•mol^-1，故答案為：-241kJ•mol^-1；
（2）①a．容器中CO的含量保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b．容器中CO₂濃度與CO濃度相等，無法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．ν（CO）_正=ν（H₂O ）_正，表示的都是正反應(yīng)速率，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，無法判斷是否達(dá)到了平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，氣體的質(zhì)量也不變，則容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量一直保持不變，無法判斷平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：a；
②實(shí)驗(yàn)1中從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡，以H₂的濃度變化表示的反應(yīng)速率等于二氧化碳表示的反應(yīng)速率=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L•min），
故答案為：0.16mol/（L．min）；
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ數(shù)據(jù)，得出平衡時(shí)一氧化碳和水的物質(zhì)的量分別為2-0.5=1.5mol，1-0.5=0.5mol，所以平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{1.5×0.5}$=0.33；又該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向即正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以K將增大，故答案為：0.33；增大；
④實(shí)驗(yàn)Ⅲ中，一氧化碳和和水蒸氣反應(yīng)比相同，若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a，b必須滿足的關(guān)系是a＜b；
故答案為：a＜b；
⑤若在900℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)Ⅱ反應(yīng)達(dá)到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，濃度商Q=$\frac{0.2×0.5}{1×0.5}$=0.2＜K，
則此時(shí)v（正）＞v（逆），平衡正向進(jìn)行；
故答案為：＞，正反應(yīng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的分析計(jì)算，主要是影響平衡因素，平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．