Question

6．以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)叫煤化工．
（1）將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．
反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1；
①該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行（填“能”或“不能”）；
②恒溫下，在容積不變的密閉容器中，進(jìn)行如上可逆反應(yīng)．一段時(shí)間后，下列物理量不發(fā)生變化時(shí)，能表明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的有：D．
Ⅰ混合氣體的密度；Ⅱ容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；Ⅲ混合氣體的總物質(zhì)的量；ⅣCO物質(zhì)的量濃度
A、只有ⅣB、只有Ⅰ和ⅣC、只有Ⅱ和ⅢD、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ
（2）水煤氣再進(jìn)一步反應(yīng)可制取氫氣．反應(yīng)為H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g），某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4/9．該溫度下在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，只投入H₂（g）和CO₂（g），其起始濃度如下表所示．下列判斷不正確的是C．

起始濃度	甲	乙	丙
c（H2）/mol/L	0.010	0.020	0.020
c（CO2）/mol/L	0.010	0.010	0.020

A、反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，丙中的反應(yīng)速率最快，甲中的反應(yīng)速率最慢
B、平衡時(shí)，甲中和丙中H₂的轉(zhuǎn)化率均是60%
C、平衡時(shí)，丙中c（CO₂）是甲中的2倍，是0.012mol/L
D、平衡時(shí)，乙中CO₂的轉(zhuǎn)化率大于60%

Answer 1

分析 （1）①該反應(yīng)為熵增大，焓增大的反應(yīng)，由△G=△H-T△S判斷；
②根據(jù)達(dá)到平衡時(shí)的特征“等”、“定”結(jié)合反應(yīng)方程式的特征判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)；
（2）反應(yīng)H₂O（g）+CO（g）?H（g）+CO₂（g）中，反應(yīng)物和生成物的體積相等，壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，從等效平衡的角度結(jié)合濃度對(duì)平衡的影響分析．

解答 解：（1）①該反應(yīng)為熵增大，焓增大的反應(yīng)，由△G=△H-T△S，△G＜0反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，可知該反應(yīng)在高溫時(shí)可以自發(fā)進(jìn)行，常溫下難以自發(fā)進(jìn)行，故答案為：能；
②Ⅰ由于有固體參加反應(yīng)，當(dāng)混合氣體的密度不變時(shí)，氣體的質(zhì)量不變，說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)；
Ⅱ反應(yīng)前后氣體的體積不等，當(dāng)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變時(shí)說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)；
Ⅲ反應(yīng)前后氣體的體積不等，混合氣體的總物質(zhì)的量不變，說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)；
ⅣCO物質(zhì)的量濃度不變，說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，則Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都可說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，
故答案為：D；
（2）A．丙中濃度最大，甲中濃度最小，濃度越大，反應(yīng)速率越大，則反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，丙中的反應(yīng)速率最快，甲中的反應(yīng)最慢，故A正確；
B． 以甲計(jì)算：
H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始：0 0 0.010 0.010
轉(zhuǎn)化：x x x x
平衡：x x 0.01-x 0.01-x
則$\frac{（0.01-x）×（0.01-x）}{x{\;}^{2}}$=$\frac{4}{9}$，
x=0.006，則平衡時(shí)甲中的H₂的轉(zhuǎn)化率均是$\frac{0.006}{0.01}$=60%，由于甲和丙的氣體的比值相同，為等效平衡狀態(tài)，則丙中H₂的轉(zhuǎn)化率也為60%，故B正確；
C．由B計(jì)算可知，平衡時(shí)，丙中的c（CO₂）是甲中的2倍，應(yīng)為2×（0.01-0.006）mol/L=0.008mol/L，故C錯(cuò)誤；
D．乙與甲相比較，相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上通入H₂，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)，乙中的CO₂的轉(zhuǎn)化率大于60%，故D正確．
故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡以及反應(yīng)熱的計(jì)算，題目難度較大，本題注意利用三段式法計(jì)算，易錯(cuò)點(diǎn)為（2），注意對(duì)等效平衡的理解和運(yùn)用．