Question

10．以煤為原料，經(jīng)過化學(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)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行（填“能”與“不能”）；
②一定溫度和壓強(qiáng)下，在一個(gè)容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是bd（填字母，下同）
a．容器中的壓強(qiáng)不變
b.1mol H-H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2mol H-O
c．c（CO）=c（H₂）
d．密閉容器的容積不再改變
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如表三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度 ℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①該反應(yīng)為放（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)；
②若實(shí)驗(yàn)3達(dá)平衡時(shí)與實(shí)驗(yàn)2平衡狀態(tài)中各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等，且t＜3min，則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是a=2b且b＞1（用含a、b的數(shù)學(xué)式表示）

Answer 1

分析 （1）①正反應(yīng)△S＞0，△H＞0，△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)1組壓強(qiáng)為實(shí)驗(yàn)2組的2倍，實(shí)驗(yàn)1組壓強(qiáng)增大到達(dá)平衡時(shí)縮短，壓強(qiáng)不影響反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，計(jì)算CO轉(zhuǎn)化率判斷溫度高低；
②使實(shí)驗(yàn)3達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與實(shí)驗(yàn)2分別相等，為等效平衡，到達(dá)平衡時(shí)間t＜3min，說明反應(yīng)速率加快，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體的體積不發(fā)生變化，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到方程式左邊滿足n（H₂O）：n（CO）=1：2，且實(shí)驗(yàn)3中起始濃度應(yīng)大于實(shí)驗(yàn)2．

解答 解：（1）①正反應(yīng)△S＞0，△H＞0，△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：不能；
②a．隨反應(yīng)進(jìn)行的氣體的物質(zhì)的量減小，由于容器體積可變，恒溫條件下容器中始終壓強(qiáng)不變，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b．l molH-H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時(shí)生成l molH-H鍵，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確；
c．根據(jù)反應(yīng)可知，自始至終c（CO）=c（H₂），不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故c正確；
d．隨反應(yīng)進(jìn)行的氣體的物質(zhì)的量減小，容器體積可變，恒溫條件下容器容積減小，當(dāng)容器容積不變時(shí)，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故d正確，
故選：bd；
（2）①實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.6mol}{4mol}$×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
故答案為：放；
③使實(shí)驗(yàn)3達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與實(shí)驗(yàn)2分別相等，為等效平衡，到達(dá)平衡時(shí)間t＜3min，說明反應(yīng)速率加快，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體的體積不發(fā)生變化，滿足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可，且實(shí)驗(yàn)3中起始濃度應(yīng)大于實(shí)驗(yàn)2，即a=2b且b＞1，故答案為：a=2b且b＞1．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、反應(yīng)方向判斷等，側(cè)重考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理能力，題目難度中等．