Question

1．已知：O₂（g）+2H₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1
C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
CO₂（g）+C（s，石墨）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1
（1）請寫出CO與水蒸汽反應的熱化學方程式CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
（2）在一體積為10L的密閉容器中，通入一定量的CO和水蒸汽，在850℃時發生反應，容器中CO和水蒸汽濃度變化如圖，則0～4min的平均反應速率v（CO）=0.03mol/（L•min），請計算此時的平衡常數K=1．

時間/min	CO	H2O	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	c1	c2	c3	c3
4	c1	c2	c3	c3
5	0.116	0.216	0.084
6	0.096	0.266	0.104

（3）t℃（高于850℃）時，在相同容器中發生上述反應，容器內各物質的濃度變化如右表．
①表中3min～4min之間反應處于平衡狀態；c₁數值大于0.08mol/L （填大于、小于或等于）．
②反應在4min～5min間，平衡向逆方向移動，可能是以下的原因d（填字母），表中5min～6min之間數值發生變化，可能的原因是a．（填字母）
a．增加水蒸氣  b．降低溫度   c．使用催化劑  d．增加氫氣濃度．

Answer 1

分析 （1）O₂（g）+2H₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1①
C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1②
CO₂（g）+C（s，石墨）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1③
將方程式$\frac{②-①-③}{2}$得CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H進行相應的改變；
（2）0～4min的平均反應速率v（CO）=$\frac{△c}{△t}$；根據方程式知，平衡時△c（CO）=△c（CO₂）=△c（H₂）=（0.20-0.08）mol/L=0.12mol/L，c（CO）=0.08mol/L，c（H₂O）=0.18mol/L，化學平衡常數K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$；
（3）①表中3min-4min之間各物質的濃度不變，處于平衡狀態；850℃達到平衡時c（CO）=0.08mol/L，該反應為放熱反應，升高溫度逆向移動；
②反應在4min～5min，平衡向逆方向移動，根據平衡移動原理，結合選項判斷；
由表中數據可知，5min～6minCO的濃度降低，CO₂濃度增大，濃度變化都是0.02mol/L，說明平衡向正反應移動，再結合水的濃度變化進行判斷．

解答 解：（1）O₂（g）+2H₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1①
C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1②
CO₂（g）+C（s，石墨）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1③
將方程式$\frac{②-①-③}{2}$得CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=$\frac{-393.5+483.6-172.5}{2}$kJ/mol=-41.2kJ•mol^-1；
故答案為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1；
（2）0～4min的平均反應速率v（CO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.20-0.08}{4}$mol/（L．min）=0.03 mol/（L•min）；根據方程式知，平衡時△c（CO）=△c（CO₂）=△c（H₂）=（0.20-0.08）mol/L=0.12mol/L，c（CO）=0.08mol/L，c（H₂O）=0.18mol/L，化學平衡常數K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.08×0.18}{0.12×0.12}$=1；
故答案為：0.03 mol/（L•min）；1；
（3）①在高于850℃時發生反應，化學反應速率加快，一定在4min前達到化學平衡．另外從表中可看出反應在3min和4min時的各物質濃度相同，故3min-4min之間反應應處于平衡狀態．由于是放熱反應，溫度升高，化學平衡向逆反應方向移動，C₁數值應大于0.08 mol/L．
故答案為：平衡；大于；
②反應在4min-5min間，平衡向逆方向移動可能是升高溫度、增大生成物濃度、減少反應物濃度等因素引起，故選d．表中5min-6min之間CO濃度減少，H₂O濃度增大，CO₂濃度增大，只有增加水蒸氣，使化學平衡向正反應方向移動．故選a，
故答案為：d；a．

點評 本題考查化學平衡計算及外界條件對化學平衡移動的影響，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，將圖表信息和圖象信息相結合分析解答是解本題關鍵，題目難度中等．