Question

【題目】在T℃時，發(fā)生反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

（1）恒溫時，在一個2L的密閉容器中加入4molC 和1molH2O(g),5min后反應(yīng)達到平衡，C 的轉(zhuǎn)化率為20%。

①0～5min 內(nèi)，用H2O(g)表示的平均反應(yīng)速率為_________。

②有關(guān)該反應(yīng)下列說法正確的是_________。

a．容器中壓強不變或混合氣體密度不變均可以判定該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)

b．若將加入的碳塊改為碳粉，則能夠提高水蒸氣的平衡轉(zhuǎn)化率

c．平衡后，再加入0 .5molC、5mol H2O(g)、2molCO、2molH2,平衡不移動

（2）已知：Ⅰ．破壞1mol 共價鍵所需要的能量如下表：

共價鍵	石墨中的碳碳鍵	H-H	CO	H-O
能量/kJ	475.7	436	1072	463

Ⅱ．石墨層由六角形蜂巢結(jié)構(gòu)的碳原子構(gòu)成，如右圖所示，已知每個碳原子形成的共價鍵數(shù)為1.5NA。

某同學構(gòu)想：通過下圖所示裝置實現(xiàn)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的反應(yīng)。

①按該考生的構(gòu)想，石墨電極發(fā)生的反應(yīng)式為_______________________。

②請用計算判斷該構(gòu)想的合理性：______________________。

Answer 1

【答案】 0.08mol/(L·min) a C-2e-+2OH-=CO↑+H2O 該反應(yīng)的焓變?yōu)椋?△H=1.5×475.7kJ+2×463 kJ-1072kJ-436kJ=+131.5kJ>0,說明是吸熱反應(yīng)，不能將化學能轉(zhuǎn)化為電能，因此該構(gòu)想不合理

【解析】(1) C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

起始(mol)4 1 0 0

反應(yīng)(mol)0.8 0.8 0.8 0.8

平衡(mol) 0.2 0.8 0.8

①5min后反應(yīng)達到平衡，C的轉(zhuǎn)化率為20%，反應(yīng)的C為4mol×20%=0.8mol，則反應(yīng)的H2O為0.8mol，v(H2O)= = 0.08mol/(L·min)，故答案為：0.08mol/(L·min)；

②a．該反應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量變化的反應(yīng)，氣體的質(zhì)量也發(fā)生變化，容器中壓強不變或混合氣體密度不變均可以判定該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，故a正確；b．若將加入的碳塊改為碳粉，能夠加快反應(yīng)速率，但不會改變平衡，水蒸氣的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故b錯誤；c．平衡常數(shù)K==1.6，Qc=＜K=1.6，平衡一定發(fā)生移動，故c錯誤；故選a；

(2)①根據(jù)圖示，反應(yīng)的總反應(yīng)為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，則石墨電極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為C-2e-+2OH-=CO↑+H2O，故答案為：C-2e-+2OH-=CO↑+H2O；

②根據(jù)表格數(shù)據(jù)，該反應(yīng)的焓變?yōu)椋?/span>△H=1.5×475.7kJ+2×463kJ-1072kJ-436kJ=+131.5kJ>0,說明是吸熱反應(yīng)，不能將化學能轉(zhuǎn)化為電能，因此該構(gòu)想不合理，故答案為：該反應(yīng)的焓變?yōu)椋?/span>△H=1.5×475.7kJ+2×463kJ-1072kJ-436kJ=+131.5kJ>0,說明是吸熱反應(yīng)，不能將化學能轉(zhuǎn)化為電能，因此該構(gòu)想不合理。