Question

10．以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業叫煤化工．
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣．反應為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ
•mol^-1
①該反應在常溫下不能自發進行（填“能”與“不能”）；
②一定溫度和壓強下，在一個容積可變的密閉容器中，發生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態的是bd（填字母，下同）
a．容器中的壓強不變
b.1mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O
c．c（CO）=c（H₂）
d．密閉容器的容積不再改變
（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，進行反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如表三組數據：

實驗組	溫度 ℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①該反應為放（填“吸”或“放”）熱反應；
②若實驗3達平衡時與實驗2平衡狀態中各物質的質量分數分別相等，且t＜3min，則a、b應滿足的關系是a=2b且b＞1（用含a、b的數學式表示）

Answer 1

分析 （1）①正反應△S＞0，△H＞0，△H-T△S＜0反應自發進行；
②可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；
（2）①由表中數據可知，實驗1組壓強為實驗2組的2倍，實驗1組壓強增大到達平衡時縮短，壓強不影響反應物轉化率，計算CO轉化率判斷溫度高低；
②使實驗3達到平衡狀態時各物質的體積分數與實驗2分別相等，為等效平衡，到達平衡時間t＜3min，說明反應速率加快，該反應為反應前后氣體的體積不發生變化，按化學計量數轉化到方程式左邊滿足n（H₂O）：n（CO）=1：2，且實驗3中起始濃度應大于實驗2．

解答 解：（1）①正反應△S＞0，△H＞0，△H-T△S＜0反應自發進行，故常溫下不能自發進行，
故答案為：不能；
②a．隨反應進行的氣體的物質的量減小，由于容器體積可變，恒溫條件下容器中始終壓強不變，不能說明反應到達平衡，故a錯誤；
b．l molH-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時生成l molH-H鍵，說明反應到達平衡，故b正確；
c．根據反應可知，自始至終c（CO）=c（H₂），不能說明反應到達平衡，故c正確；
d．隨反應進行的氣體的物質的量減小，容器體積可變，恒溫條件下容器容積減小，當容器容積不變時，說明反應到達平衡，故d正確，
故選：bd；
（2）①實驗1中CO的轉化率為$\frac{1.6mol}{4mol}$×100%=40%，實驗2中CO的轉化率為$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，則實驗1的轉化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應；
故答案為：放；
③使實驗3達到平衡狀態時各物質的體積分數與實驗2分別相等，為等效平衡，到達平衡時間t＜3min，說明反應速率加快，該反應為反應前后氣體的體積不發生變化，滿足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可，且實驗3中起始濃度應大于實驗2，即a=2b且b＞1，故答案為：a=2b且b＞1．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、化學平衡狀態判斷、反應方向判斷等，側重考查學生對實驗數據的分析處理能力，題目難度中等．