Question

【題目】傳統的制備合成氨原料氣H2的方法是水煤氣法。已知：

①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=﹢131.3kJ·mol－1

②C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2=﹢90.2kJ·mol－1

③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2（g） △H3

（1）反應①△H1＞0，在一定條件下，能自發進行的原因是_______________；△H3=__________kJ·mol－1。

（2）已知800℃時：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2（g） K=1.0。在此溫度下向一2L的恒溫恒容密閉容器中充入2molH2O(g)和2molCO,2min后達到平衡，則平衡時CO2的物質的量濃度為_______________；從反應開始至達到平衡時H2O的平均反應速率為_______________。

（3）900℃時，反應：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常數K__________1.0（填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】 △S＞0 或熵增加 或體系混亂度增加 -41.1 0.5 mol·L－1 0.25 mol·L－1·min－1 （單位寫錯不給分） ＜

【解析】(1)自發進行的依據是△H-T△S＜0，反應①C(s)+H20(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol是吸熱反應，△H＞0，△S＞0，所以反應自發進行是高溫下進行的反應，依據蓋斯定律，②-①得到③，△H3=(﹢90.2kJ·mol－1)-(﹢131.3kJ·mol－1)=-41.1KJ/mol；

(2)依據化學平衡三段式列式，設反應達到平衡消耗水的物質的量為x
CO(g)+H2O(g)C02(g)+H2(g)
起始量(mol) 22 0 0
變化量(mol) x x xx
平衡量(mol) 2-x2-x x x
K==1，計算得到x=1，平衡時CO2的物質的量濃度為=0.5mol/L；從反應開始至達到平衡時H2O的平均反應速率為=0.25 mol·L－1·min－1 ；

(3)900℃時，依據題干反應可知反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，反應CO(g)+H2O(g)C02(g)+H2(g)的平衡常數減小，K＜1.0。