Question

4．氫氣是清潔能源，也是重要的化工原料．
（1）已知H₂S高溫?zé)岱纸庵艸₂的反應(yīng)為H₂S（g）?H₂（g）+$\frac{1}{2}$S₂（g），在體積為2L的恒容密閉容器中，通入3.5mol H₂S，控制不同溫度進(jìn)行H₂S的分解實(shí)驗(yàn)，測得H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖1所示．
①985℃時，反應(yīng)經(jīng)7min達(dá)到平衡，則上述反應(yīng)從起始至7min內(nèi)的反應(yīng)速率v（S₂）=0.05molL^-1min^-1．
②反應(yīng)S₂（g）+2H₂（g）?2H₂S（g）的△H＜（填“＞”或“＜”）0．
（2）使用石油熱裂解的副產(chǎn)物CH₄來制取CO和H₂，其生產(chǎn)流程如圖2所示．
①此流程的第Ⅰ步反應(yīng)為CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），一定條件下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示，則p₁＜（填“＜”“＞”或“=”）p₂．
②100℃時，將3mol CH₄和4mol H₂O通入容積為100L的恒密閉容器中，達(dá)到平衡時容器中CO（g）和H₂O（g）的濃度相同.100℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.0216．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)在985℃時，H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，即可求出H₂S的物質(zhì)的量的變化量，然后根據(jù)在反應(yīng)中，物質(zhì)的量的變化量之比等于計量數(shù)之比，即可求出S₂的物質(zhì)的量的變化量，然后根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$來計算反應(yīng)速率．
②據(jù)圖可知，溫度越高，H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率越高，則說明升高溫度，反應(yīng)H₂S=H₂（g）+$\frac{1}{2}$S₂（g）平衡右移，反應(yīng)吸熱；
（2）①由圖可知溫度相同時，到達(dá)平衡時，壓強(qiáng)為P₁的CH₄轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)平衡向體積增大的方向移動，據(jù)此分析；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}{c（CH{\;}_{4}）c（H{\;}_{2}O）}$計算得到．

解答 解：（1）①985℃時，H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，H₂S的物質(zhì)的量的變化量△n=3.5mol×40%=1.4mol，在反應(yīng)中，物質(zhì)的量的變化量之比等于計量數(shù)之比，故S₂的物質(zhì)的量的變化量△n=$\frac{1}{2}$×1.4moL=0.7mol，故反應(yīng)速率v（S₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.7}{2}}{7}$=0.05mol/（L•min），
故答案為：0.05 mol L^-1min ^-1；
②據(jù)圖可知，溫度越高，H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率越高，則說明升高溫度，反應(yīng)H₂S=H₂（g）+$\frac{1}{2}$S₂（g）平衡右移，反應(yīng)吸熱，故反應(yīng)S₂（g）+2H₂（g）=2H₂S（g）放熱，即△H＜0，故答案為：＜；
（2）①由圖可知溫度相同時，到達(dá)平衡時，壓強(qiáng)為P₁的CH₄轉(zhuǎn)化率高，平衡向正反應(yīng)方向移動，又反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，則減小壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動，所以P₁＜P₂；故答案為：＜；
②100℃時，將3mol CH₄和4mol H₂O通入容積為100L的恒容密閉容器中，CO（g）和H₂O（g））的濃度相同，
               CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L） 0.03    0.04       0        0
變化量（mol/L） 0.02    0.02     0.02     0.06
平衡量（mol/L） 0.01    0.02     0.02      0.06
平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}{c（CH{\;}_{4}）c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.02×0.06{\;}^{3}}{0.01×0.02}$=0.0216；
故答案為：0.0216．

點(diǎn)評 本題綜合考查化學(xué)平衡的計算，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析、計算能力，涉及利用蓋斯定律來解題和反應(yīng)速率的求算、平衡的計算以及利用溫度對平衡轉(zhuǎn)化率的影響來分析反應(yīng)吸熱還是放熱等，難度不大．