Question

【题目】传统的制备合成氨原料气H2的方法是水煤气法。已知：

①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=﹢131.3kJ·mol－1

②C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2=﹢90.2kJ·mol－1

③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2（g） △H3

（1）反应①△H1＞0，在一定条件下，能自发进行的原因是_______________；△H3=__________kJ·mol－1。

（2）已知800℃时：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2（g） K=1.0。在此温度下向一2L的恒温恒容密闭容器中充入2molH2O(g)和2molCO,2min后达到平衡，则平衡时CO2的物质的量浓度为_______________；从反应开始至达到平衡时H2O的平均反应速率为_______________。

（3）900℃时，反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K__________1.0（填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】 △S＞0 或熵增加 或体系混乱度增加 -41.1 0.5 mol·L－1 0.25 mol·L－1·min－1 （单位写错不给分） ＜

【解析】(1)自发进行的依据是△H-T△S＜0，反应①C(s)+H20(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol是吸热反应，△H＞0，△S＞0，所以反应自发进行是高温下进行的反应，依据盖斯定律，②-①得到③，△H3=(﹢90.2kJ·mol－1)-(﹢131.3kJ·mol－1)=-41.1KJ/mol；

(2)依据化学平衡三段式列式，设反应达到平衡消耗水的物质的量为x
CO(g)+H2O(g)C02(g)+H2(g)
起始量(mol) 22 0 0
变化量(mol) x x xx
平衡量(mol) 2-x2-x x x
K==1，计算得到x=1，平衡时CO2的物质的量浓度为=0.5mol/L；从反应开始至达到平衡时H2O的平均反应速率为=0.25 mol·L－1·min－1 ；

(3)900℃时，依据题干反应可知反应是放热反应，升温平衡逆向进行，反应CO(g)+H2O(g)C02(g)+H2(g)的平衡常数减小，K＜1.0。