Question

科學家要研究跟碳元素及其化合物相關的很多課題．
（1）焦炭可用于制取水煤氣．測得12g碳與水蒸氣完全反應生成水煤氣時，吸收了131.6kJ熱量，該反應的熱化學方程式是______．
（2）工業上可用焦炭冶煉金屬，若0.5mol碳完全與赤鐵礦反應，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，則該反應的化學方程式是______．
（3）碳跟水蒸氣制水煤氣的反應是一個可逆反應，下列情況下能判斷該反應一定達到平衡狀態的是______（選填編號）．
a．v_正（H₂O）=v_正（H₂） b．容器中溫度不再發生改變
c．消耗n mol H₂同時消耗n mol CO d．容器中氣體的總物質的量不隨時間改變
（4）溫度T₁時，在一體積為2L的密閉容積中，加入2.0mol CO和2.0mol的H₂，反應中c（H₂O）的變化情況如圖所示，T₁時反應[C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）]的平衡常數的數值為______．在第5分鐘時將體系的溫發升高到T₂，若在第8分鐘時達到新的平衡，請在如圖中畫出第5分鐘到9分鐘后c（H₂O）濃度變化趨勢的曲線（只要求定性表示）．

Answer 1

（1）12g碳的物質的量為1mol，與水蒸氣完全反應生成CO、H₂，吸收131.6kJ熱量，該反應的熱化學方程式C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ?mol^-1；
（2）0.5mol碳完全與赤鐵礦反應，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，氣體為CO₂、CO，令生成CO₂、CO的物質的量分別為xmol、ymol，根據C原子守恒有x+y=0.5，根據電子轉移守恒有4x+2y=0.6×3，聯立解得x=0.4、y=0.1，CO₂、CO的系數為4：1，故該反應的方程式為5C+3Fe₂O₃

高溫 .

4CO₂↑+CO↑+6Fe，
故答案為：5C+3Fe₂O₃

高溫 .

4CO₂↑+CO↑+6Fe；
（3）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ?mol^-1，
a．v_正（H₂O）=v_正（H₂），依據反應可知自始至終v_正（H₂O）=v_正（H₂），不能說明反應到達平衡，故a錯誤；
b．反應是吸熱反應，容器中溫度不變，說明反應達到平衡，故b正確；
c．根據反應可知，消耗n mol H₂同時消耗n mol CO，反應逆向進行不能說明反應到達平衡，故C錯誤；
d．反應前后氣體的物質的量發生變化，隨反應進行氣體的物質的量增加，容器中氣體的總物質的量不隨時間改變，說明反應到達平衡，故d正確；
故選：bd；
（4）溫度T₁時，在一體積為2L的密閉容積中，加入2.0mol CO和2.0mol的H₂，反應中c（H₂O）的變化情況如圖所示，
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 0 0 1 1
變化量（mol/L） 0.1 0.1 0.1
平衡量（mol/L） 0.1 0.9 0.9
T₁時反應C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）的平衡常數=

0.9×0.9

0.1

=8.1；
在第5分鐘時將體系的溫發升高到T₂，若在第8分鐘時達到新的平衡，在反應是吸熱反應升溫平衡正向進行，水的濃度減小，如圖中畫出第5分鐘到9分鐘后c（H₂O）濃度變化趨勢的曲線為，
故答案為：8.1；．