Question

工業(yè)制氫氣的一個重要反應是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）已知在25℃時：
①C（石墨）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H₁=-111kJ?mol^-1
②C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-394kJ?mol^-1
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1
則反應CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）的反應熱△H=

 

．
（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行反應，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡狀態(tài)所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO2
Ⅰ	650	4	2	1.6	1.6	5
Ⅱ	900	2	1	0.5	0.5	3
Ⅲ	900	a	b	c	d	t

①對于反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），下列說法正確的是

 

A．當容器中CO的含量保持不變時，說明該反應達到平衡狀態(tài)
B．若混合氣體的密度不再改變，說明該反應已達化學平衡狀態(tài)
C．實驗I中，反應達到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，平衡正向移動，H₂的體積分數(shù)增大
D．若使用催化劑，會改變反應的途徑，但反應的焓變不變
②實驗Ⅰ中，從反應開始到反應達到平衡時，CO的平均反應速率v（CO）=

 

；
③實驗Ⅱ條件下反應的平衡常數(shù)K=

 

（保留小數(shù)點后二位）；
若某溫度T時，該反應的平衡常數(shù)為0.5，則T

 

900℃（填“＞”或“＜”）
④實驗Ⅲ中，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a，b必須滿足的關系是

 

；
⑤若在900℃時，實驗Ⅱ反應達到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，則此時v（正）

 

v（逆）（填“＞”或“＜”），平衡向

 

方向移動（填“正反應”、“逆反應”或“不移動”）
⑥若僅改變溫度，縱坐標y隨T變化如圖所示，則縱坐標y表示的是

 

A．CO₂的百分含量   
B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量
C．CO的轉(zhuǎn)化率
D．H₂O的物質(zhì)的量．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算

專題：

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（2）①依據(jù)化學平衡標志分析判斷，正逆反應速率相同，個組分含量不變；
②反應速率=

△c

△t

計算；
③平衡常數(shù)K=

生成物平衡濃度冪次方乘積

反應物平衡濃度冪次方乘積

；依據(jù)反應是放熱反應結(jié)合平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷；
④實驗Ⅲ中，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，反應比相同所以起始量一氧化碳小于水；
⑤計算濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷反應進行的方向；
⑥依據(jù)化學平衡特征和平衡移動原理分析隨溫度升高，先增大后減小，說明增大為反應進行未達到平衡，a點后Y減小說明升溫平衡向減小Y的方向進行；

解答： 解：（1）①C（石墨）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H₁=-111kJ?mol^-1
②C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-394kJ?mol^-1
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律②-③-①得到：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ?mol^-1；
故答案為：-41kJ?mol^-1 ；
（2）①對于反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
A．當容器中CO的含量保持不變時，說明該反應達到平衡狀態(tài)，故A正確
B．氣體質(zhì)量和體積不變，混合氣體的密度始終不改變，不能說明該反應已達化學平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．實驗I中，反應達到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，反應前后氣體體積不變，相當于增大壓強，平衡不移動，H₂的體積分數(shù)不變，故C錯誤；
D．若使用催化劑，改變反應速率不改變化學平衡，會改變反應的途徑，但反應的焓變不變，故D正確
故答案為：AD；
②實驗Ⅰ中，從反應開始到反應達到平衡時，
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）  4         2        0      0
變化量（mol） 1.6       1.6     1.6     1.6
平衡量（mol） 2.4       0.4     1.6     1.6
CO的平均反應速率v（CO）=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol?L^-1?min^-1 ；
故答案為：0.16mol?L^-1?min^-1 ；
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）  2         1        0      0
變化量（mol） 0.5      0.5       0.5     0.5
平衡量（mol） 1.5      0.5       0.5     0.5
反應前后氣體體積不變，可以用物質(zhì)的量代替平衡濃度計算平衡常數(shù)；
K=

0.5×0.5

1.5×0.5

=0.33；
若某溫度T時，該反應的平衡常數(shù)為0.5，反應是放熱反應，平衡常數(shù)增大，說明是降低溫度，T＜900°C；
故答案為：0.33，＜；
④實驗Ⅲ中，一氧化碳和和水蒸氣反應比相同，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a，b必須滿足的關系是a＜b；
故答案為：a＜b；
⑤若在900℃時，實驗Ⅱ反應達到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，濃度商Q=

0.2×0.5

1×0.5

=0.2＜K，
則此時v（正）＞v（逆），平衡正向進行；
故答案為：＞，正反應；
⑥CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）反應是放熱反應，隨溫度升高，先增大后減小，說明增大為反應進行未達到平衡，a點后Y減小說明升溫平衡向減小Y的方向進行，若僅改變溫度，縱坐標y隨T變化如圖所示，則縱坐標y表示的是
A．CO₂的百分含量，開始隨反應增大，達到平衡升溫平衡逆向進行二氧化碳減小，故A符合；   
B．反應前后氣體質(zhì)量和物質(zhì)的量不變，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，故B不符合；
C．CO的轉(zhuǎn)化率開始隨反應增大，達到平衡升溫平衡逆向進行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，故C符合；
D．H₂O的物質(zhì)的量先減小平衡后，隨溫度升高平衡逆向進行，水的量增大，故D不符合；
故答案為：AC；

點評：本題考查了化學平衡的分析計算，主要是影響平衡因素，平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率概念計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．