Question

【题目】近年来，碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛。

(1)在2L的密闭容器中，充有2mol CO与4mol 水蒸气，在催化剂作用下进行如下化学反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，CO的转化率和温度t的关系如下表：

t(℃)	750	850	1000
CO%	0.7	2/3	0.5

1000℃时该反应的平衡常数为___________________。850℃时，向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H2O、0.5mol CO2和2molH2，此时反应___________(填“向右进行”、“向左进行”或“处于平衡状态”)。

(2)已知：

C(s)＋O2 (g) ===CO2(g) △H1=﹣393.5kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(g) △H2=﹣483.6kJ·mol－1

C(s)＋H2O(g)=== CO(g)＋H2(g) △H3=+131.3kJ·mol－1

则CO和H2O生成CO2和H2的热化学方程式为_________________________。

(3)目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇，有关反应为：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH＝-49.0 kJ·mol－1。现向体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝_________

②若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数_________

a.不变 b.减小 c.增大 d.不变或减小 e.不变或增大

Answer 1

【答案】 向右进行 CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) △H＝－41.2 kJ/mol 0.225mol·L－1·min－1 e

【解析】

(1)利用三段式，分别计算1000℃、850℃时的平衡常数，根据Q与K的关系判断反应方向；

(2) 根据盖斯定律计算CO和H2O生成CO2和H2的焓变；

(3) ① 根据计算v(H2)；

②根据影响平衡常数的因素分析；

(1) 1000℃时，CO平衡转化率为0.5

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

开始 1 2 0 0

转化 0.5 0.5 0.5 0.5

平衡 0.5 1.5 0.5 0.5

1000℃时， ；

850℃时，CO平衡转化率为

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

开始1 2 0 0

转化

平衡

850℃时，1；850℃时，向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H2O、0.5mol CO2和2molH2，= ，Q<K，反应向右进行；

(2) ①C(s)＋O2 (g) ===CO2(g) △H1=﹣393.5kJ·mol－1

②2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(g) △H2=﹣483.6kJ·mol1

③C(s)＋H2O(g)=== CO(g)＋H2(g) △H3=+131.3kJ·mol－1

根据盖斯定律 ①－②－③得CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) △H＝－41.2 kJ/mol；

(3) ① 根据图像，甲醇的浓度变化量为0.75mol/L，则氢气的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25 mol/L， 0.225mol·L－1·min－1；

②平衡常数只与温度有关，若改变温度平衡正向移动，则平衡常数增大，若改变其它因素平衡正向移动，则平衡常数不变，故选e；