Question

9．一氧化碳、氫氣都是重要的化工原料，又可作為燃料．生產(chǎn)水煤氣（主要成分為CO和H₂）過程中發(fā)生的主要反應(yīng)如下：①C（g）+CO₂（g）?2CO（g）△H₁
②CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H₂
③C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₃
回答下列問題：

化學(xué)鍵	C≡O(shè)	H-O	H-H	C═O
E/（kJ．mol-1）	a	b	c	d

則△H₂=（a+2b-c-2d）kJ•mol^-1kJ．mol^-1（用含a，b，c，d字母的代數(shù)式表示）．
（2）反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達式為K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；上述反應(yīng)中△H₁、△H₂、△H₃之間的關(guān)系為△H₃=△H₁+△H₂．
（3）不同溫度下反應(yīng)②的平衡常數(shù)如下表所示，則△H₂＜0（填“＜”或“＞”）

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

500℃時，若起始時密閉容器中充有物質(zhì)的量濃度均為0.02mol•L^-1的CO和H₂O．則反應(yīng)②達到化學(xué)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為75%．
（4）對于反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0，當(dāng)溫度為T₁、T₂時，平衡體系中的體積分?jǐn)?shù)隨壓強變化的曲線如圖所示，則T₁＜T₂（填“＜”或“＞”）；壓強增大，平衡向正（填“正”或“逆”）反應(yīng)方向移動，B、C兩點的平衡常數(shù)B＞C（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，據(jù)此計算出△H₂；
（2）根據(jù)反應(yīng)③及平衡常數(shù)的概念寫出該化學(xué)平衡常數(shù)K；應(yīng)用蓋斯定律找出△H₁、△H₂、△H₃之間的關(guān)系；
（3）①由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動；
②到達平衡時轉(zhuǎn)化率最大，令平衡時CO的濃度變化量為cmol/L，根據(jù)三段式法用c表示出平衡時各組分個濃度，再利用平衡常數(shù)列方程，求出c，再利用轉(zhuǎn)化率定義計算；
（4）相同壓強時，溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則四氧化二氮的物質(zhì)的量減小，據(jù)此判斷溫度高低；
相同溫度時，增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，四氧化二氮的體積分?jǐn)?shù)減��；
溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則化學(xué)平衡常數(shù)越�。�

解答 解：（1）熱化學(xué)方程式②CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）的△H₂=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=（a+2b-c-2d）kJ•mol^-1，
故答案為：（a+2b-c-2d）kJ•mol^-1；
（2）③C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；
根據(jù)蓋斯定律由①+②可得方程式：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），所以△H₃=△H₁+△H₂，
故答案為：K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；△H₃=△H₁+△H₂；
（3）①由表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，反應(yīng)進行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，該正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H₂＜0，
故答案為：＜；
②設(shè)CO的濃度變化量為c，三段式法用c表示出平衡時各組分個濃度，
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：0.02      0.020     0              0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：c          c        c              c
平衡（mol/L）：0.02-c   0.02-c    c              c
500℃時，反應(yīng)平衡常數(shù)有K=$\frac{c×c}{（0.02-c）×（0.02-c）}$=9，解得：c=0.015，
CO的最大所以轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.015mol/L}{0.02mo/L}$=75%，
故答案為：75%；
（4）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，相同壓強時，溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則四氧化二氮的物質(zhì)的量減小，所以T₁＜T₂；
該反應(yīng)為氣態(tài)體積減小的反應(yīng)，相同溫度時，增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，四氧化二氮的體積分?jǐn)?shù)減小；
溫度影響平衡常數(shù)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則生成物濃度越小、反應(yīng)物濃度越大，所以化學(xué)平衡常數(shù)減小，T₁＜T₂，所以B的平衡常數(shù)大于C點，
故答案為：＜；正；＞．

點評 本題考查了化學(xué)平衡的計算，題目難度較大，涉及化學(xué)平衡及其影響因素、蓋斯定律在熱化學(xué)方程式中的應(yīng)用、化學(xué)平衡的計算等知識，注意掌握蓋斯定律的含義及應(yīng)用方法，明確三段式在化學(xué)平衡計算中的應(yīng)用方法．