Question

【題目】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)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產生水煤氣。反應為：

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH= +131.3kJ/mol，ΔS= +133.7J/(K·mol)。

①該反應能否自發進行與________________有關。

②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態的是________(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2mol H-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)，得到如下三組數據：

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
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中以v(CO2)表示的反應速率為__________。

②該反應的逆反應為________(填“吸”或“放”)熱反應。

③若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態(即各物質的質量分數分別相等)，且t<3min，則a、b應滿足的關系是____________________(用含a、b的數學式表示)。

(3)目前工業上有一種方法是用CO2來生產甲醇。一定條件下發生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，如圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJ/mol)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___。

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

【答案】溫度 bc 0.16mol/(L·min) 吸 b=2a，a>1(或使用合適的催化劑) cd

【解析】

(1)①利用判據：△H-T△S＜0，得：與溫度有關

②a、容積可變的密閉容器，則無論是否達平衡，壓強不變，故a錯誤；

b、1mol H-H鍵斷裂，表示v逆(H2)，斷裂2mol H-O鍵，表示v正(H2O)，且兩者相等，可以說明反應達到平衡，故b正確；

c、v正(CO)=v逆(H2O)，可以說明反應達到平衡，c正確；

d、由于該反應涉及工業生產，根據方程式的化學計量系數可知：無論是否達平衡，c(CO)=c(H2)，故d錯誤；

故選bc；

（2）① CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

系數 1 1 1 1

C0 2 1 0 0

△C 0.8 0.8 0.8 0.8

C（平衡）1.2 0.2 0.8 0.8

實驗1中以v(CO2)= ==0.16mol/(L·min)；

并計算，得：K(650℃) ==2.67；

② CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

系數 1 1 1 1

C0 1 0.5 0 0

△C 0.2 0.2 0.2 0.2

C（平衡）0.8 0.3 0.2 0.2

同理：計算，得K(900℃) ==0.17，說明升溫，K值減小，平衡左移，則逆向為吸熱的；

③等溫、等容下的等效平衡（且壓強不影響該平衡移動），即：a:b=1:2，t<3 min，即增大反應速率，所以a>1(或使用合適的催化劑)；

（3）能使 c(CH3OH)增大，即平衡右移：

a、由圖像知：正向為放熱的，而升溫，平衡左移，故a錯誤；

b、充入He(g)，壓強增大，該反應是氣體體積不變的反應，平衡不移動，故b錯誤；

c、將H2O(g)從體系中分離出來，平衡右移，故c正確；

d、再充入1mol CO2和3mol H2，增大反應物濃度，平衡右移，故d正確；

故選cd。