Question

【題目】合成氨工業(yè)上常用下列方法制備H2：

方法①：C（s）+2H2O（g）CO2（g）+2H2（g）

方法②：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

（1）已知①C（石墨）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJmol-1

②2C（石墨）+O2（g）═2CO2（g）△H=-222kJmol-1

③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJmol-1

試計(jì)算25℃時(shí)由方法②制備1000gH2所放出的能量為______kJ。

（2）在一定的條件下，將C（s）和H2O（g）分別加入甲、乙兩個(gè)密閉容器，發(fā)生反應(yīng)：C（s）+2H2O（g）CO2（g）+2H2（g）其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

①T1______T2（填“＞”、“=”或“＜”）；T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______。

②乙容器中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到1.5min時(shí)，H2O（g）的物質(zhì)的量濃度范圍是______。

③在密閉恒容的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是______。

A．V逆（CO2）=2V正（H2）

B．混合氣體的密度保持不變

C．c（H2O）：c（CO2）：c（H2）=2：1：2

D．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

④某同學(xué)為了研究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，測(cè)得逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：

在t1、t3、t5、t7時(shí)反應(yīng)都達(dá)了到平衡狀態(tài)，如果t2、t4、t6、t8時(shí)都只改變了一個(gè)反應(yīng)條件，則t6時(shí)刻改變的條件是________________________，從t1到t8哪個(gè)時(shí)間段H2O（g）的平衡轉(zhuǎn)化率最低______。

Answer 1

【答案】（1）20500kJ（2）①>12.8②大于0.8mol/L，小于1.4mol/L③BD ④ 通入H2O t7-t8

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）的，△H=△H1-△H2-△H3=-394kJmol-1-（-111kJmol-1）-（-242kJmol-1）=-41kJmol-1，所以制備1000g H2所放出的能量為41÷2×1000= 20500kJ。

（2）①如果兩者溫度相等，甲相對(duì)乙，甲平衡時(shí)H2（g）平衡量為2.4mol，實(shí)際上是3.2，說(shuō)明溫度改變，平衡正向移動(dòng)，而正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以T1＞T2；

由表中數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為3.2mol，則：

C（s）+2H20（g）C02（g）+2H2（g）

開始（mol）：2 4 0 0

轉(zhuǎn)化（mol）：1.6 3.2 1.6 3.2

平衡（mol）：0.4 0.8 1.6 3.2

平衡常數(shù)K=（1.6×3.22）÷0.82=12.8。

②3min內(nèi)水蒸氣的濃度變化量=氫氣的濃度變化量的=1.2mol÷1L=1.2mol/L，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，物質(zhì)的濃度降低，反應(yīng)速率變小，所以前1.5min水的濃度變化量大于后1.5min水的濃度變化量，反應(yīng)進(jìn)行到1.5min時(shí)，H2O（g）的物質(zhì)的量濃度小于2mol/L-1.2mol/L×1/2=1.4mol/L，平衡時(shí)，水蒸氣的濃度為0.8mol/L，所以H2O（g）的物質(zhì)的量濃度范圍是大于0.8mol/L，小于1.4mol/L。

③A．當(dāng)V逆（CO2）=2V正（H2）正逆反應(yīng)速率之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即正逆速度不等，不選；B.在恒容密閉容器中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的質(zhì)量逐漸增大，p=m÷V，密度在增大，當(dāng)混合氣體的密度保持不變時(shí)，說(shuō)明正逆速度相等，選；C．各氣體物質(zhì)之間的濃度關(guān)系與起始加入量和轉(zhuǎn)化量有關(guān)，與反應(yīng)是否達(dá)到平衡無(wú)關(guān)，故不選；D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未平衡時(shí)在變，現(xiàn)在保持不變，說(shuō)明已達(dá)平衡狀態(tài)，選；答案選BD。

④t1到t6平衡都逆向移動(dòng)，而t6時(shí)平衡正向移動(dòng)，是因?yàn)樵黾臃磻?yīng)物的濃度，而C是固體，所以是通入水蒸氣，通入水蒸氣相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率降低，t8時(shí)反應(yīng)速率增大，但平衡不移動(dòng)，所以平衡轉(zhuǎn)化率最低t7-t8 。