Question

工业制氢气的一个重要反应是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）已知在25℃时：
①C（石墨）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H₁=-111kJ?mol^-1
②C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-394kJ?mol^-1
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1
则反应CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）的反应热△H=

 

．
（2）现将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下三组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡状态所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO2
Ⅰ	650	4	2	1.6	1.6	5
Ⅱ	900	2	1	0.5	0.5	3
Ⅲ	900	a	b	c	d	t

①对于反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），下列说法正确的是

 

A．当容器中CO的含量保持不变时，说明该反应达到平衡状态
B．若混合气体的密度不再改变，说明该反应已达化学平衡状态
C．实验I中，反应达到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，平衡正向移动，H₂的体积分数增大
D．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的焓变不变
②实验Ⅰ中，从反应开始到反应达到平衡时，CO的平均反应速率v（CO）=

 

；
③实验Ⅱ条件下反应的平衡常数K=

 

（保留小数点后二位）；
若某温度T时，该反应的平衡常数为0.5，则T

 

900℃（填“＞”或“＜”）
④实验Ⅲ中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a，b必须满足的关系是

 

；
⑤若在900℃时，实验Ⅱ反应达到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，则此时v（正）

 

v（逆）（填“＞”或“＜”），平衡向

 

方向移动（填“正反应”、“逆反应”或“不移动”）
⑥若仅改变温度，纵坐标y随T变化如图所示，则纵坐标y表示的是

 

A．CO₂的百分含量   
B．混合气体的平均相对分子质量
C．CO的转化率
D．H₂O的物质的量．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算

专题：

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）①依据化学平衡标志分析判断，正逆反应速率相同，个组分含量不变；
②反应速率=

△c

△t

计算；
③平衡常数K=

生成物平衡浓度幂次方乘积

反应物平衡浓度幂次方乘积

；依据反应是放热反应结合平衡常数随温度变化分析判断；
④实验Ⅲ中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，反应比相同所以起始量一氧化碳小于水；
⑤计算浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向；
⑥依据化学平衡特征和平衡移动原理分析随温度升高，先增大后减小，说明增大为反应进行未达到平衡，a点后Y减小说明升温平衡向减小Y的方向进行；

解答： 解：（1）①C（石墨）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H₁=-111kJ?mol^-1
②C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-394kJ?mol^-1
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1
依据盖斯定律②-③-①得到：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ?mol^-1；
故答案为：-41kJ?mol^-1 ；
（2）①对于反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
A．当容器中CO的含量保持不变时，说明该反应达到平衡状态，故A正确
B．气体质量和体积不变，混合气体的密度始终不改变，不能说明该反应已达化学平衡状态，故B错误；
C．实验I中，反应达到平衡后，再通入4molCO和2molH₂O，反应前后气体体积不变，相当于增大压强，平衡不移动，H₂的体积分数不变，故C错误；
D．若使用催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，会改变反应的途径，但反应的焓变不变，故D正确
故答案为：AD；
②实验Ⅰ中，从反应开始到反应达到平衡时，
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）  4         2        0      0
变化量（mol） 1.6       1.6     1.6     1.6
平衡量（mol） 2.4       0.4     1.6     1.6
CO的平均反应速率v（CO）=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol?L^-1?min^-1 ；
故答案为：0.16mol?L^-1?min^-1 ；
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）  2         1        0      0
变化量（mol） 0.5      0.5       0.5     0.5
平衡量（mol） 1.5      0.5       0.5     0.5
反应前后气体体积不变，可以用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数；
K=

0.5×0.5

1.5×0.5

=0.33；
若某温度T时，该反应的平衡常数为0.5，反应是放热反应，平衡常数增大，说明是降低温度，T＜900°C；
故答案为：0.33，＜；
④实验Ⅲ中，一氧化碳和和水蒸气反应比相同，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a，b必须满足的关系是a＜b；
故答案为：a＜b；
⑤若在900℃时，实验Ⅱ反应达到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，浓度商Q=

0.2×0.5

1×0.5

=0.2＜K，
则此时v（正）＞v（逆），平衡正向进行；
故答案为：＞，正反应；
⑥CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）反应是放热反应，随温度升高，先增大后减小，说明增大为反应进行未达到平衡，a点后Y减小说明升温平衡向减小Y的方向进行，若仅改变温度，纵坐标y随T变化如图所示，则纵坐标y表示的是
A．CO₂的百分含量，开始随反应增大，达到平衡升温平衡逆向进行二氧化碳减小，故A符合；   
B．反应前后气体质量和物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量始终不变，故B不符合；
C．CO的转化率开始随反应增大，达到平衡升温平衡逆向进行，一氧化碳转化率减小，故C符合；
D．H₂O的物质的量先减小平衡后，随温度升高平衡逆向进行，水的量增大，故D不符合；
故答案为：AC；

点评：本题考查了化学平衡的分析计算，主要是影响平衡因素，平衡常数、转化率概念计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．