Question

（2009?徐州二模）煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程．
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，△S=+133.7J?（K?mol）^-1
①該反應(yīng)能否自發(fā)進行與

溫度

 有關(guān)；
②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

b、c

  （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2molH-O鍵
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O）    d．c（CO）=c（H₂）
（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(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中以v（CO₂） 表示的反應(yīng)速率為

0.16mol?（L?min）^-1

．
②該反應(yīng)的逆反應(yīng)為

吸

（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)
③若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分別相等），且t＜3min，則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是

b=2a，a＞1

 （用含a、b的數(shù)學(xué)式表示）．
（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），圖表示該反應(yīng)進行過程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化．在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，下列措施中能使c （CH₃OH）增大的是

c、d

．
a．升高溫度      b．充入He（g），使體系壓強增大
c．將H₂O（g）從體系中分離出來     d．再充入1mol CO₂和3mol H₂．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)△G=△H-T?△S分析；
②化學(xué)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，以此判斷；
（2）①根據(jù)v=

△c

△t

計算反應(yīng)速率；
②根據(jù)溫度變化，平衡時的生成物的物質(zhì)的量的多少判斷平衡移動的方向；
③從等效平衡的角度分析；
（3）使c （CH₃OH）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)分析移動．

解答：解：（1）①已知△H=+131.3kJ?mol^-1，△S=+133.7J?（K?mol）^-1，反應(yīng)能自發(fā)進行，應(yīng)使△G=△H-T?△S＜0，
即131.3×1000-133.7T＜0，
T＞

131.3×1000

13.7

=980.5K，
應(yīng)在較高的溫度下才能進行，所以該反應(yīng)能否自發(fā)進行與溫度有關(guān)，
故答案為：溫度；
②a．反應(yīng)前后氣體的體積不變，無論是否達到平衡狀態(tài)，容器中的壓強都不變，故a錯誤；
b．1molH-H鍵斷裂的同時斷裂2molH-O鍵，說明正逆反應(yīng)速率相等，達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O），說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．c（CO）=c（H₂）不能確定反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，平衡時各物質(zhì)的濃度取決于反應(yīng)物的配料比和轉(zhuǎn)化的程度，故d錯誤，
故答案為：b、c；
（2）①v（CO₂）=v（CO）=

4mol-2.4mol 2L

5min

=0.16mol?（L?min）^-1，
故答案為：0.16mol?（L?min）^-1；
②根據(jù)CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）可知壓強對平衡移動無影響，如果在650℃，H₂O、CO的物質(zhì)的量改為1mol、2mol，達到平衡時CO的物質(zhì)的量應(yīng)為1.2mol，而900℃時CO的物質(zhì)的量應(yīng)為1.6mol，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸；
③壓強對平衡移動無影響，若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分別相等），應(yīng)滿足所加物質(zhì)與原來的配比數(shù)相等，則b=2a，t＜3min，說明反應(yīng)速率較大，在相同溫度下，濃度越大反應(yīng)速率越大，則應(yīng)有a＞1或加入合適的催化劑，
故答案為：b=2a，a＞1；
（3）a．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，CH₃OH減小，故a錯誤；      
b．充入He（g），使體系壓強增大，但平衡沒有移動，故b錯誤；
c．將H₂O（g）從體系中分離出來，平衡向正反應(yīng)方向移動，CH₃OH濃度增大，故c正確；     
d．再充入1mol CO₂和3mol H₂，平衡向正反應(yīng)方向移動，CH₃OH濃度增大，故d正確．
故答案為：c、d．

點評：本題考查化學(xué)平衡計算以及化學(xué)平衡移動等問題，題目難度中等，本題注意（2）為易錯點，注意把握等效平衡的理解．