Question

【題目】水煤氣 (主要成分CO、H2 ) 是重要燃料和化工原料，可用水蒸氣通過熾熱的炭層制得：C (s) + H2O(g)CO (g) +H2 (g)；△H =+131.3kJmol－1

(1)某溫度下，四個容器中均進行著上述反應，各容器中炭足量，其它物質的物質的量濃度及正逆反應速率關系如下表所示。請填寫表中相應的空格。

容器編號	c(H2O)/mol·L－1	c(CO)/mol·L－1	c(H2)/mol·L－1	V正、V逆比較
I	0.06	0.60	0.10	V正=V逆
II	0.06	0.50	0.40	（_________）
III	0.12	0.40	0.80	V正<V逆
IV	0.12	0.30	_________	V正=V逆

(2)另有一個容積可變的密閉容器。恒溫恒壓下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸氣 (H216O)，發生上述反應，達到平衡時，容器的體積變為原來的1.25 倍。平衡時水蒸氣的轉化率為___________；向該容器中補充 a mol 炭，水蒸氣的轉化率將____________（填 “增大”、“減小”、“不變”），再補充 a mol 水蒸氣 (H218O), 最終容器中C16O和C18O 的物質的量之比為_____________。

Answer 1

【答案】V正< V逆 0．40 25% 不變 1：a

【解析】

（1）I處于平衡狀態，根據K=計算平衡常數，再計算Ⅱ中濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態，若Qc＞K，反應向逆反應方向進行，若Qc＜K，反應向正反應方向進行；
Ⅳ也處于平衡狀態，根據平衡常數計算氫氣的濃度。
（2）恒溫恒壓下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mol水蒸氣 （H216O），發生上述反應，達到平衡時，容器的體積變為原來的1.25 倍，平衡時混合氣體總物質的量為1mol×1.25=1.25mol，由方程式可以知道消耗1mol水蒸氣混合氣體物質的量增大1mol，故反應的水蒸氣為1.25mol-1mol=0.25mol，進而計算平衡時水蒸氣的轉化率；
向該容器中補充 a mol 炭，平衡不移動，水蒸氣的轉化率不變，再補充 a mol 水蒸氣 （H218O），恒溫恒壓下，與原平衡為等效平衡，平衡時水蒸氣轉化率相同，根據水的轉化率計算生成CO物質的量。

（1）Ⅰ達到平衡狀態，平衡常數K===1，
Ⅱ中Qc==3.33＞1，則反應向逆反應方向移動，即V正＜V逆，
反應Ⅳ中V正=V逆，說明反應達平衡狀態，則有=1，計算得出c（H2）=0.40mol/L，
因此，本題正確答案是：V正< V逆；0．40；
（2）恒溫恒壓下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸氣 （H216O），發生上述反應，達到平衡時，容器的體積變為原來的1.25 倍，平衡時混合氣體總物質的量為1mol×1.25=1.25mol。由方程式可以知道，消耗1mol水蒸氣，混合氣體物質的量就增大1mol，故參與反應的水蒸氣為1.25mol-1mol=0.25mol，平衡時水蒸氣的轉化率為×100%=25%；
增加固體碳，對反應速率和化學平衡都沒有影響，水蒸氣的轉化率不變；
恒溫恒壓下，再補充 a mol 水蒸氣 （H218O），等到建立新的平衡狀態后，與原平衡等效，水的轉化率相等，則新生成的C18O 的物質的量為a×25%=0.25a，原平衡時生成的C16O為0.25mol，則C16O和C18O 的物質的量之比為0.25：0.25a=1：a，
因此，本題正確答案是：25%；不變；1：a。