Question

19．水煤氣（CO 和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=+131.3kJ•mol^-1
（1）該反應的平衡常數K隨溫度的升高而增大（增大/減小/不變）．
（2）上述反應達到平衡后，將體系中的C （s）全部移走，平衡向左移（向左移/向右移/不移動）．
（3）下列事實能說明該反應在一定條件下已達到平衡狀態的有AB（填序號）．
A．單位體積內每消耗1mol CO的同時生成1molH₂
B．混合氣體總物質的量保持不變
C．生成H₂O（g）的速率與消耗CO的速率相等
D．H₂O（g）、CO、H₂的濃度相等
（4）上述反應在t₀時刻達到平衡（如圖），若在t₁時刻改變某一條件，請在右圖中繼續畫出t₁時刻之后c（CO）隨時間的變化．
①縮小容器體積（用實線表示）．
②降低溫度（用虛線表示）．
（5）某溫度下，將4.0mol H₂O（g）和足量的炭充入2L的密閉容器中，發生如下反應，C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g），達到平衡時測得K=1，則此溫度下H₂O（g）的轉化率為50%
（6）己知：
①C （s）+H₂O（l）?CO （g）+H₂ （g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂ （g）△H ₂
③H₂O （l）═H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）△H ₃
則2C （s）+2O₂（g）═2CO₂ （g）的△H=2△H₁+△H₂-2△H₃．

Answer 1

分析 （1）該反應正反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，據此判斷；
（2）將C全部移走，由于是可逆反應，還會生成碳，生成的碳不能完全反應；
（3）依據平衡標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變，結合反應特征和平衡移動原理分析選項；
（4）①縮小容器體積，壓強增大，瞬間正反應速率加快，平衡向逆反應移動，正反應速率增大到新平衡；
②降低溫度，瞬間正反應速率減慢，平衡逆反應移動，正反應速率增大到新平衡，據此作圖；
（5）依據化學平衡三段式列式計算，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%計算得到；
（6）結合熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式得到反應焓變．

解答 解：（1）該反應正反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，平衡常數增大；
故答案為：增大；
（2）將C全部移走，由于是可逆反應，還會生成碳，生成的碳不能完全反應，故平衡向左移動，
故答案為：向左移；
（3）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1 ，反應是氣體體積增大的放熱反應；分析選項正逆反應速率相同是平衡標志；
A．單位體積內每消耗1mol CO的同時生成1molH₂ ，說明對一氧化碳或氫氣正逆反應速率相同，故A正確；
B．反應前后氣體物質的量變化，混合氣體總物質的量保持不變說明反應達到平衡狀態，故B正確；
C．生成H₂O（g）的速率與消耗CO的速率相等只能說明反應逆向進行，不能說明反應達到平衡狀態，故C錯誤；
D．H₂O（g）、CO、H₂的濃度相等和起始量變化量有關，不能作為平衡標志，故D錯誤；
故答案為：AB
（4）①縮小容器體積，壓強增大，瞬間正反應速率加快，平衡向逆反應移動，正反應速率增大到新平衡；
②降低溫度，瞬間正反應速率減慢，平衡逆反應移動，正反應速率增大到新平衡，故圖象為：，故答案為：；
（5）設H₂O轉化了xmol/L，依據化學平衡三段式列式計算；
                  C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g）
初始濃度（mol/L）         2.0       0      0
轉化濃度（mol/L）          x       x       x
平衡濃度（mol/L）       2.0-x      x       x 
達到平衡時測得lgK=-1.0，K=0.1
K=$\frac{{x}^{2}}{2-x}$=1，解得x=1mol/L
所以α（H₂O）=$\frac{1mol/L}{2mol/L}$×100%=50%；
故答案為：50%；
（6）①C （s）+H₂O（l）?CO（g）+H₂（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
③H₂O（l）═H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₃
依據蓋斯定律計算①×2+②-2×③得到，C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=2△H₁+△H₂-2△H₃；
故答案為：2△H₁+△H₂-2△H₃．

點評 本題考查化學平衡常數及有關計算、化學平衡及反應速率的影響因素、熱化學方程式書寫等，難度中等，（2）是易錯點，學生容易形成定式思維，認為碳是固體，不影響平衡移動，導致錯誤，注意審題是將碳完全移走．