Question

【題目】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)叫煤化工。

(1)將水蒸氣通過(guò)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。 該反應(yīng)在常溫下________（填“能”或“不能”）自發(fā)進(jìn)行。

(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為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(shí)間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	6
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

該反應(yīng)的正反應(yīng)為________（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K＝________。

(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1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，達(dá)到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。

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1 mol CO2和3 mol H2

Answer 1

【答案】不能 放 0.17 c d

【解析】

(1)該反應(yīng)△H＞0，△S＞0，若使△G=△H-T△S＜0，必須在高溫下，所以常溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；

(2)該反應(yīng)氣體物質(zhì)反應(yīng)前后不變，等比例的投入，為等效平衡，若溫度不變，轉(zhuǎn)化率不變，現(xiàn)溫度發(fā)生改變，可以通過(guò)轉(zhuǎn)化率判斷平衡移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為×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；

平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為1.6mol，則列三段式有：

該反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，故可利用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故900℃時(shí)該反應(yīng)平衡常數(shù)K=；

(3)根據(jù)能量變化圖可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，

a．升高溫度可使平衡逆向移動(dòng)，c(CH3OH)減小，故不符合；

b．該容器恒容，所以充入He(g)，體系壓強(qiáng)增大，但各物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動(dòng)，故不符合；

c．將H2O(g)從體系中分離出來(lái)可使平衡右移，c(CH3OH)增大，故符合；

d．再充入1 mol CO2和3 mol H2，若達(dá)到等效平衡，則c(CH3OH)不變，但該容器為恒容密閉容器，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，且反應(yīng)物氣體系數(shù)之和大于生成物氣體系數(shù)之和，所以平衡會(huì)正向移動(dòng)，c(CH3OH)增大，故符合；

綜上正確是cd。