Question

18．煤化工是以煤為原料，經(jīng)過(guò)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(guò)程．
（1）將水蒸氣通過(guò)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，△S=+133.7J•（K•mol） ^-1
①該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度 有關(guān)．
②一定溫度下，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bc  （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2molH-O鍵
c．υ_正（CO）=υ_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），得到如下三組數(shù)

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
		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實(shí)驗(yàn)1中以υ（CO₂） 表示的反應(yīng)速率為0.16mol/（L．min）．
②該反應(yīng)的逆反應(yīng)為吸（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)
（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)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(guò)程中能量（單位為kJ•mol^-1）的變化．在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，下列措施中能使c （CH₃OH）增大的是cd．
a．升高溫度
b．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
c．將H₂O（g）從體系中分離出來(lái)
d．再充入1mol CO₂和3mol H₂．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)△G=△H-T△S判斷，△G＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算v（CO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO₂）；
②第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
（3）要使c（CH₃OH）增大，平衡正向移動(dòng)．

解答 解：（1）①由熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)為焓增，熵增過(guò)程，即△H＞0、△S＞0，△G=△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，所以該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，受溫度影響，298℃時(shí)，△H=+131.3kJ•mol^-1△S=+133.7J•mol^-1•K^-1，△G=△H-T△S=+131.3kJ•mol^-1-（298+273）K×（+133.7×10^-3KJ•mol^-1）•K^-1=54.96KJ/mol＞0，說(shuō)明反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：溫度；
②a．一定溫度下，在一個(gè)容積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量增加，壓強(qiáng)增大，保持恒壓，容器中的壓強(qiáng)始終不變，不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b．1 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(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確．
c．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，v_正（CO）=v_逆（H₂O），說(shuō)明水的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．根據(jù)反應(yīng)可知，自始至終c（CO）=c（H₂），不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤；
故選：bc；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/L•min，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（CO₂）=v（CO）=0.16mol/（L•min）=0.16mol/（L•min），
故答案為：0.16mol/（L•min）；
②實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{4mol-2.4mol}{4mol}$×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{2mol-1.6mol}{2mol}$×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說(shuō)明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
故答案為：吸；
（3）a．升高溫度，平衡逆向，故不選；
b．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，反應(yīng)物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，故不選；
c．將H₂O（g）從體系中分離出來(lái)，平衡正向移動(dòng)，故選；
d．再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故選；
故答案為：cd．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、反應(yīng)的自發(fā)以及化學(xué)平衡移動(dòng)等問(wèn)題，為高頻考點(diǎn)，把握影響因素及平衡特征為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度不大．