Question

【题目】合成氨工业上常用下列方法制备H2：

方法①：C（s）+2H2O（g）CO2（g）+2H2（g）

方法②：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

（1）已知①C（石墨）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJmol-1

②2C（石墨）+O2（g）═2CO2（g）△H=-222kJmol-1

③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJmol-1

试计算25℃时由方法②制备1000gH2所放出的能量为______kJ。

（2）在一定的条件下，将C（s）和H2O（g）分别加入甲、乙两个密闭容器，发生反应：C（s）+2H2O（g）CO2（g）+2H2（g）其相关数据如下表所示：

①T1______T2（填“＞”、“=”或“＜”）；T1℃时，该反应的平衡常数K=______。

②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H2O（g）的物质的量浓度范围是______。

③在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是______。

A．V逆（CO2）=2V正（H2）

B．混合气体的密度保持不变

C．c（H2O）：c（CO2）：c（H2）=2：1：2

D．混合气体的平均摩尔质量保持不变

④某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响，测得逆反应速率与时间的关系如图所示：

在t1、t3、t5、t7时反应都达了到平衡状态，如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件，则t6时刻改变的条件是________________________，从t1到t8哪个时间段H2O（g）的平衡转化率最低______。

Answer 1

【答案】（1）20500kJ（2）①>12.8②大于0.8mol/L，小于1.4mol/L③BD ④ 通入H2O t7-t8

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）的，△H=△H1-△H2-△H3=-394kJmol-1-（-111kJmol-1）-（-242kJmol-1）=-41kJmol-1，所以制备1000g H2所放出的能量为41÷2×1000= 20500kJ。

（2）①如果两者温度相等，甲相对乙，甲平衡时H2（g）平衡量为2.4mol，实际上是3.2，说明温度改变，平衡正向移动，而正反应为吸热反应，所以T1＞T2；

由表中数据可知，平衡时氢气的物质的量为3.2mol，则：

C（s）+2H20（g）C02（g）+2H2（g）

开始（mol）：2 4 0 0

转化（mol）：1.6 3.2 1.6 3.2

平衡（mol）：0.4 0.8 1.6 3.2

平衡常数K=（1.6×3.22）÷0.82=12.8。

②3min内水蒸气的浓度变化量=氢气的浓度变化量的=1.2mol÷1L=1.2mol/L，随着反应的进行，物质的浓度降低，反应速率变小，所以前1.5min水的浓度变化量大于后1.5min水的浓度变化量，反应进行到1.5min时，H2O（g）的物质的量浓度小于2mol/L-1.2mol/L×1/2=1.4mol/L，平衡时，水蒸气的浓度为0.8mol/L，所以H2O（g）的物质的量浓度范围是大于0.8mol/L，小于1.4mol/L。

③A．当V逆（CO2）=2V正（H2）正逆反应速率之比不等于化学计量数之比，即正逆速度不等，不选；B.在恒容密闭容器中，随着反应的进行，气体的质量逐渐增大，p=m÷V，密度在增大，当混合气体的密度保持不变时，说明正逆速度相等，选；C．各气体物质之间的浓度关系与起始加入量和转化量有关，与反应是否达到平衡无关，故不选；D.混合气体的平均相对分子质量未平衡时在变，现在保持不变，说明已达平衡状态，选；答案选BD。

④t1到t6平衡都逆向移动，而t6时平衡正向移动，是因为增加反应物的浓度，而C是固体，所以是通入水蒸气，通入水蒸气相当于增大压强，平衡逆向移动，水蒸气的转化率降低，t8时反应速率增大，但平衡不移动，所以平衡转化率最低t7-t8 。