Question

20．碳及其化合物有廣泛的用途．
（1）甲醇常作燃料，已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃
則1mol 甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時反應(yīng)的△H=$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂+4△H₃）kJ•mol^-1．（用含△H₁、△H₂、△H₃的式子表示）
（2）煤的綜合利用煤氣化是將水蒸氣通過紅熱的碳可產(chǎn)生水煤氣：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol，達(dá)到平衡后，能提高水煤氣的生成速率的措施是AC．
A．升高溫度   B．增加碳的用量   C．縮小體積    D．用CO吸收劑除去CO
（3）將一定量的C （s）和H₂O（g）通過某恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，得到如下數(shù)據(jù)：

溫度/℃	起始濃度mol/L		平衡濃度mol/L
	CO（g）	H2O（g）	H2（g）
900	2.0	0.8	0.4

通過計算，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：0.25．
（4）工業(yè)上用水煤氣來合成有機(jī)燃料，例如：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件下}{?}$CH₃OH（g）△H=-91kJ/mol某同學(xué)在不同實(shí)驗條件下模擬化工生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)驗，H₂濃度隨時間變化如圖：
①實(shí)驗I比實(shí)驗II達(dá)到平衡所用的時間長．（填“長”“短”或“相等”）
②實(shí)驗III比實(shí)驗I的溫度要高，其它條件相同，請在上圖畫出實(shí)驗I和實(shí)驗III中H₂濃度隨時間變化的示意圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(yīng)（①-②-③×4）×$\frac{1}{2}$得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），據(jù)此回答；
（2）能提高水煤氣的生成速率的措施可以是升高溫度，增加壓強(qiáng)，增加物質(zhì)的濃度等；
（3）計算出各物質(zhì)的平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)的表達(dá)式計算；
（4）①與實(shí)驗Ⅰ比較，實(shí)驗Ⅱ達(dá)到平衡時間長；
②正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，氨氣的轉(zhuǎn)化率減小．

解答 解：（1）根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(yīng)（①-②-③×4）×$\frac{1}{2}$得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），所以該反應(yīng)的△H=$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂+4△H₃）kJ•mol^-1，故答案為：$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂+4△H₃）kJ•mol^-1；
（2）A．升高溫度可以加快反應(yīng)速率，故A正確；
 B．碳是固體，增加碳的用量不會引起反應(yīng)速率的變化，故B錯誤；
C．縮小體積即增加壓強(qiáng)，可以加快反應(yīng)速率，故C正確；
D．用CO吸收劑除去CO可以減慢反應(yīng)速率，故D錯誤，
故選AC；
（3）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L） 2.0     0.8       0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L） 0.4     0.4      0.4      0.4
平衡（mol/L） 1.6     0.4     0.4       0.4
K=$\frac{0.4×0.4}{1.6×0.4}$=0.25，故答案為：0.25；
（4）①與實(shí)驗Ⅰ比較，實(shí)驗Ⅱ達(dá)到平衡時間長，故答案為：長；
②正反應(yīng)放熱，升高溫度反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣的平濃度增大，圖象為
，故答案為：．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的計算、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、化學(xué)平衡問題，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點(diǎn)，注意把握化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用以及平衡移動的影響因素，難度中等．