Question

11．碳氧化物的轉(zhuǎn)化有重大用途，回答關(guān)于CO和CO₂的問(wèn)題．
（1）己知：①C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H₂
③H₂O （g）=H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）△H₃
則C （s）+O₂（g）=CO₂ （g）的△H=（△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-△H₃ ）KJ/mol（用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（2）對(duì)于化學(xué)平衡①，在不同溫度下，CO的濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示，由圖可得出如下規(guī)律：
隨著溫度升高，
①在同一時(shí)間CO的生成濃度大
②反應(yīng)的速率加快，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，溫度升高平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
（3）某溫度下，將6.0mol H₂O（g）和足量碳充入3L的恒容密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g），達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得lgK=-1.0（K為平衡常數(shù)），求平衡時(shí)H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率？（寫出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到熱化學(xué)方程式，①+$\frac{1}{2}$②-③；
（2）分析圖象中曲線的變化和隨溫度變化的一氧化碳濃度結(jié)合平衡移動(dòng)原理歸納存在的規(guī)律；
（3）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，假設(shè)H₂O（g）轉(zhuǎn)化了x mol/L，lgK=-1.0，K=0.1，依題意有：
                   C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g）
起始濃度（mol/L）         2.0           0      0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）         x             x      x
平衡濃度（mol/L）         2.0-x         x      x 
結(jié)合平衡常數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；

解答 解：（1）①C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）=2CO（g）△H₂
③H₂O （g）=H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）△H₃
依據(jù)蓋斯定律[①×2-③×2+②]×$\frac{1}{2}$得到，C （s）+O₂（g）=CO₂ （g）的△H=$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₃+△H₂）KJ/mol=（△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-△H₃）KJ/mol；
故答案為：（△H₁-△H₃+△H₂）KJ/mol；
（2）對(duì)于化學(xué)平衡①，在不同溫度下，CO的濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示，由圖可得出如下規(guī)律：
隨著溫度升高一氧化碳濃度越大，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡的時(shí)間短，溫度升高平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
故答案為：同一時(shí)間一氧化碳生成濃度越大，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡的時(shí)間短；溫度升高平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
（3）某溫度下，將6.0mol H₂O（g）和足量碳充入3L的恒容密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，設(shè)消耗水蒸氣濃度為x：
                C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
起始量（mol/L）         2        0       0
變化量（mol/L）         x        x       x
平衡量（mol/L）         2-x       x      x
達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得lgK=-1.0（K為平衡常數(shù)），K=0.1
由K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$=$\frac{{x}^{2}}{2.0-x}$=0.1，
解得x=0.4；
所以H₂O（g）轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.4mol/L}{2mol/L}$ x100%=20%；
答：H₂O（g）轉(zhuǎn)化率為20%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算方法和分析應(yīng)用，熱化學(xué)方程式書(shū)寫，主要是平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．