Question

煤化工是以煤為原料,經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業過程。
(1)已知在25 ℃、101 kPa時,C(s)、H₂(g)和CO(g)燃燒的熱化學方程式分別為:
C(s)+O₂(g)CO₂(g)　ΔH₁="-393.5" kJ/mol;
H₂(g)+O₂(g)H₂O(g)　ΔH₂="-241.8" kJ/mol;
CO(g)+O₂(g)CO₂(g)　ΔH₃="-283.0" kJ/mol;
①則C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)　ΔH=　　　　,該反應平衡常數的表達式為K=　　　　　　　　　　;升高溫度,則K值　　　　(填“變大”、“變小”或“不變”)。 
②如果①反應在容積不變的密閉容器中進行,當反應達到平衡時　　　　(填編號)。 
a.v_正(CO)∶v_逆(H₂)=1∶1
b.碳的質量保持不變
c.v_正(CO)=v_逆(H₂O)
d.容器中的壓強不變
③在容積不變的密閉容器中進行①反應,可以使c(CO)增大的是　　　　。 
a.升高溫度
b.充入He(g),使體系壓強增大
c.將H₂(g)從體系中分離出來
d.加入催化劑
(2)將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中,進行反應CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g),得到如下2組數據:

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

①實驗1中以v(CO₂)表示的反應速率為　                     。 
②向實驗2的平衡混合物中再加入0.4 mol H₂O(g)和0.4 mol CO₂,達到新平衡時CO的轉化率　　　　(填“變大”、“變小”或“不變”)。

Answer 1

(1)①+131.3 kJ/mol　　變大
②abcd　③ac
(2)①0.16 mol/(L·min)　②變小

(1)①根據蓋斯定律,可得ΔH="+131.3" kJ/mol,為吸熱反應,升高溫度,平衡正向移動,平衡常數變大;②a項,生成CO的速率等于生成H₂的速率又等于消耗H₂的速率,正確;b項,碳的質量保持不變,則氣體的量不變,正確;c項,CO的生成速率等于H₂O的消耗速率又等于H₂O的生成速率,正確;d項,該反應氣體計量數之和前后不同,則壓強不變,能說明反應達到平衡,正確;③升高溫度,平衡正向移動,c(CO)增大,a正確;充入He(g),壓強增大,但平衡不移動,c(CO)不變,b錯誤;將H₂(g)從體系中分離出來,平衡正向移動,c(CO)增大,c正確;催化劑不改變平衡狀態,d錯誤。
(2)①可以先求出v(CO)=mol/(L·min)="0.16" mol/(L·min),根據反應速率之比等于計量數之比,
則v(CO₂)="0.16" mol/(L·min);
②根據三段式計算,求得平衡狀態各物質的物質的量,
　　　　　　　CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)
起始量mol:  2   1   0   0
轉化量mol:  0.4 0.4 0.4 0.4
平衡量mol:  1.6 0.6 0.4 0.4
容器體積為2 L,則K===,再加入0.4 mol H₂O(g)和0.4 mol CO₂,Q_c===＞,根據化學平衡常數只與溫度有關,即K不變,則平衡逆向移動,故CO轉化率變小。