Question

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℃時(shí)：
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(yīng)CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）的反應(yīng)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(jìn)行反應(yīng)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡狀態(tài)所需時(shí)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(duì)于反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），下列說(shuō)法正確的是

 

A．當(dāng)容器中CO的含量保持不變時(shí)，說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B．若混合氣體的密度不再改變，說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)
C．實(shí)驗(yàn)I中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，平衡正向移動(dòng)，H₂的體積分?jǐn)?shù)增大
D．若使用催化劑，會(huì)改變反應(yīng)的途徑，但反應(yīng)的焓變不變
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v（CO）=

 

；
③實(shí)驗(yàn)Ⅱ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

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

 

900℃（填“＞”或“＜”）
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

 

；
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)v（正）

 

v（逆）（填“＞”或“＜”），平衡向

 

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

 

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

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專題：

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）①依據(jù)化學(xué)平衡標(biāo)志分析判斷，正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)組分含量不變；
②反應(yīng)速率=

△c

△t

計(jì)算；
③平衡常數(shù)K=

生成物平衡濃度冪次方乘積

反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積

；依據(jù)反應(yīng)是放熱反應(yīng)結(jié)合平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷；
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；
⑥依據(jù)化學(xué)平衡特征和平衡移動(dòng)原理分析隨溫度升高，先增大后減小，說(shuō)明增大為反應(yīng)進(jìn)行未達(dá)到平衡，a點(diǎn)后Y減小說(shuō)明升溫平衡向減小Y的方向進(jìn)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(duì)于反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
A．當(dāng)容器中CO的含量保持不變時(shí)，說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)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(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．實(shí)驗(yàn)I中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，反應(yīng)前后氣體體積不變，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，H₂的體積分?jǐn)?shù)不變，故C錯(cuò)誤；
D．若使用催化劑，改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，會(huì)改變反應(yīng)的途徑，但反應(yīng)的焓變不變，故D正確
故答案為：AD；
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（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(yīng)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(yīng)前后氣體體積不變，可以用物質(zhì)的量代替平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)；
K=

0.5×0.5

1.5×0.5

=0.33；
若某溫度T時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.5，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)增大，說(shuō)明是降低溫度，T＜900°C；
故答案為：0.33，＜；
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=

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)；
⑥CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨溫度升高，先增大后減小，說(shuō)明增大為反應(yīng)進(jìn)行未達(dá)到平衡，a點(diǎn)后Y減小說(shuō)明升溫平衡向減小Y的方向進(jìn)行，若僅改變溫度，縱坐標(biāo)y隨T變化如圖所示，則縱坐標(biāo)y表示的是
A．CO₂的百分含量，開始隨反應(yīng)增大，達(dá)到平衡升溫平衡逆向進(jìn)行二氧化碳減小，故A符合；   
B．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和物質(zhì)的量不變，混合氣體的平均相對(duì)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(yīng)增大，達(dá)到平衡升溫平衡逆向進(jìn)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(jìn)行，水的量增大，故D不符合；
故答案為：AC；

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．