Question

【題目】近年來，碳和碳的化合物在生產生活實際中應用廣泛。

(1)在2L的密閉容器中，充有2mol CO與4mol 水蒸氣，在催化劑作用下進行如下化學反應：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，CO的轉化率和溫度t的關系如下表：

t(℃)	750	850	1000
CO%	0.7	2/3	0.5

1000℃時該反應的平衡常數為___________________。850℃時，向該容器中重新通入1mol CO、1.5mol H2O、0.5mol CO2和2molH2，此時反應___________(填“向右進行”、“向左進行”或“處于平衡狀態”)。

(2)已知：

C(s)＋O2 (g) ===CO2(g) △H1=﹣393.5kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(g) △H2=﹣483.6kJ·mol－1

C(s)＋H2O(g)=== CO(g)＋H2(g) △H3=+131.3kJ·mol－1

則CO和H2O生成CO2和H2的熱化學方程式為_________________________。

(3)目前工業上可用CO2來生產燃料甲醇，有關反應為：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH＝-49.0 kJ·mol－1。現向體積為1 L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，反應過程中測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示。

①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H2)＝_________

②若改變條件使平衡向正反應方向移動，則平衡常數_________

a.不變 b.減小 c.增大 d.不變或減小 e.不變或增大

Answer 1

【答案】 向右進行 CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) △H＝－41.2 kJ/mol 0.225mol·L－1·min－1 e

【解析】

(1)利用三段式，分別計算1000℃、850℃時的平衡常數，根據Q與K的關系判斷反應方向；

(2) 根據蓋斯定律計算CO和H2O生成CO2和H2的焓變；

(3) ① 根據計算v(H2)；

②根據影響平衡常數的因素分析；

(1) 1000℃時，CO平衡轉化率為0.5

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

開始 1 2 0 0

轉化 0.5 0.5 0.5 0.5

平衡 0.5 1.5 0.5 0.5

1000℃時， ；

850℃時，CO平衡轉化率為

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

開始1 2 0 0

轉化

平衡

850℃時，1；850℃時，向該容器中重新通入1mol CO、1.5mol H2O、0.5mol CO2和2molH2，= ，Q<K，反應向右進行；

(2) ①C(s)＋O2 (g) ===CO2(g) △H1=﹣393.5kJ·mol－1

②2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(g) △H2=﹣483.6kJ·mol1

③C(s)＋H2O(g)=== CO(g)＋H2(g) △H3=+131.3kJ·mol－1

根據蓋斯定律 ①－②－③得CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) △H＝－41.2 kJ/mol；

(3) ① 根據圖像，甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，則氫氣的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25 mol/L， 0.225mol·L－1·min－1；

②平衡常數只與溫度有關，若改變溫度平衡正向移動，則平衡常數增大，若改變其它因素平衡正向移動，則平衡常數不變，故選e；