Question

4．（1）工業制氫氣的一個重要反應是：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）已知25℃時：
C（石墨）+O₂ （g）═CO₂（g）；△H₁=-394 kJ•mol^-1
C（石墨）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）═CO （g）；△H₂=-111 kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）═H₂O（g）；△H₃=-242kJ•mol^-1
試計算25℃時CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）的反應熱-41kJ•mol^-1．
（2）830K時，在密閉容器中發生下列可逆反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H＜0
試回答下列問題：
①若起始時c（CO）=2 mol•L^-1，c（H₂O）=3 mol•L^-1，達到平衡時CO的轉化率為60%，則在該溫度下，該反應的平衡常數K=1．
②在相同溫度下，若起始時c（CO）=1 mol•L^-1，c（H₂O）=2 mol•L^-1，反應進行一段時間后，測得H₂的濃度為0.5 mol•L^-1，則此時該反應是否達到平衡狀態否（填“是”與“否”），此時v_（正）大于（填“大于”、“小于”或“等于”）v_（逆），你判斷的依據是Q_c=$\frac{1}{3}$＜K=1．
③若降低溫度，該反應的K值將增大，該反應的化學反應速率將減小．（均填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）①C（石墨）+O₂ （g）═CO₂（g）；△H₁=-394 kJ•mol^-1
②C（石墨）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）═CO （g）；△H₂=-111 kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）═H₂O（g）；△H₃=-242kJ•mol^-1
根據蓋斯定律，①-②-③得到：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），據此計算；
（2）①根據三段式解題法，求出反應混合物各組分濃度的變化量、平衡時各組分的濃度，代入平衡常數表達式計算平衡常數；
②計算該時刻反應的濃度商Qc，然后與平衡常數比較判斷反應進行方向；
③由于該反應為放熱反應，所以如果降溫，平衡將向正反應方向移動，平衡常數將變大，溫度越低反應速率越小，據此答題．

解答 解：（1）①C（石墨）+O₂ （g）═CO₂（g）；△H₁=-394 kJ•mol^-1
②C（石墨）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）═CO （g）；△H₂=-111 kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）═H₂O（g）；△H₃=-242kJ•mol^-1
根據蓋斯定律，①-②-③得到：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g））；△H=△H₁-△H₂-△H₃=-394 kJ•mol^-1+111 kJ•mol^-1+242kJ•mol^-1=-41kJ•mol^-1．
故答案為：-41；
（2）①平衡時CO的轉化率為60%，則CO的濃度變化量=2mol/L×60%=1.2mol/L，則：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）：2       3 　　    0       0
變化（mol/L）：1.2 　 1.2 　　　 1.2     1.2
平衡（mol/L）：0.8    1.8 　　   1.2     1.2
故平衡常數K=$\frac{1.2×1.2}{0.8×1.8}$=1，
故答案為：1；
②在相同溫度下（850℃），若起始時c（H₂O）=2mol•L^-1，c（CO）=1mol•L^-1，反應進行一段時間后，測得H₂的濃度為0.5 mol•L^-1，
則此時c（CO₂）=0.5mol•L^-1，c（H₂O）=1.5mol•L^-1，c（CO）=0.5mol•L^-1，
根據反應 CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g）有濃度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{1.5×0.5}$=$\frac{1}{3}$＜1，故平衡向正反應進行，此時v_（正）＞v_（逆），
故答案為：否；大于；Q_c=$\frac{1}{3}$＜K=1；
③由于該反應為放熱反應，所以如果降溫，平衡將向正反應方向移動，平衡常數將變大，溫度越低反應速率越小，所以反應速率將減小；
故答案為：增大；減小．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、化學平衡常數及影響因素、影響化學平衡的因素、化學平衡的計算等，難度中等，注意靈活運用三段式解題．