Question

煤化工是以煤為原料，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)過程。

（1）將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1 一定溫度下，在一個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 (填字母，下同)

A．容器中的壓強(qiáng)不變

B．1 mol H—H鍵斷裂的同時斷裂2 mol H—O鍵

C．v正(CO)＝v逆(H2O)

D．c(CO)＝c(H2)

（2）將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí) 驗(yàn) 組	溫 度 /℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時間/min
H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

 

①該反應(yīng)的逆反應(yīng)為 (填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。

②若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)(即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等)，且t<3 min，則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是 (用含a、b的數(shù)學(xué)式表示)。

(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)，如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2， 下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是

A．升高溫度

B．充入N2(g)，使體系壓強(qiáng)增大

C．將H2O(g)從體系中分離出來

D．再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2

 

Answer 1

(1)B、C (2) ① 吸熱； ② b=2a，且a>1 (3)C、D

【解析】

試題分析：(1)由于反應(yīng)C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的正反應(yīng)是個氣體體積增大的反應(yīng)。A．若反應(yīng)未達(dá)到平衡，則容器中的壓強(qiáng)會發(fā)生改變，若反應(yīng)達(dá)到了平衡，則容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變。正確。B．1 mol H—H鍵斷裂就會產(chǎn)生1mol的水，就形成了2mol的H—O鍵。還同時斷裂2 mol H—O鍵。說明對于同種物質(zhì)來說，單位時間內(nèi)消耗量與產(chǎn)生量相等。反應(yīng)達(dá)到平衡。正確。D．CO和H2都是生成物，在方程式中二者的系數(shù)相同，所以在任何時候都存在c(CO)＝c(H2)。故不能確定反應(yīng)達(dá)到平衡。錯誤。所以選項(xiàng)為B C。（2）① 反應(yīng)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)在650℃時，開始時n(CO)=4mol；n(H2O)=2mol；n(CO2)=0；n(H2)=0.當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量為n(CO)=4mol－1.6mol=2.4mol；n(H2O)=2mol－1.6mol=0.4mol,n(CO2)=1.6mol；n(H2)=1.6mol。對于該反應(yīng)來說，由于系數(shù)都是1，所以達(dá)到平衡狀態(tài)時的平衡常數(shù)為。在900℃時，開始時n(CO)=2mol；n(H2O)=1mol；n(CO2)=0；n(H2)=0.當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量為n(CO)= 1.6mol；n(H2O)=1mol－0.4mol=0.6mol,n(CO2)=0.4mol；n(H2)=0.4mol。對于該反應(yīng)來說，由于系數(shù)都是1，所以達(dá)到平衡狀態(tài)時的濃度比為物質(zhì)的量的比。所以在該溫度下平衡常數(shù)為。升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)減小。說明升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)。②若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)(即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等)，且t<3 min，因?yàn)榉磻?yīng)的平衡狀態(tài)相同。而方程式的系數(shù)相同。所以只要反應(yīng)物的物質(zhì)的量的比與原平衡的起始時的物質(zhì)的量的比相同。即二者的物質(zhì)的量的比為a:b=1:2。平衡不發(fā)生移動。但是由于增大壓強(qiáng)，反應(yīng)物的物質(zhì)的量濃度增大，化學(xué)反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需要的水解縮短。(3)由圖像可以看出該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。A．升高溫度。根據(jù)平衡移動原理，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，c(CH3OH)減小。錯誤。B．由于N2不是反應(yīng)體系的氣體，充入N2(g)，使體系壓強(qiáng)增大，但是反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度不變，所以平衡不發(fā)生移動，c(CH3OH)不變。錯誤。C. 將H2O(g)從體系中分離出來,減小生成物的濃度，平衡正向移動，c(CH3OH)增大。正確。D．若再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2，增大反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡正向移動，c(CH3OH)增大。正確。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、反應(yīng)熱的計(jì)算及外界條件對化學(xué)平衡移動的影響的知識。