Question

19．水煤气（CO 和H₂）是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得：C （s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）△H=+131.3kJ•mol^-1
（1）该反应的平衡常数K随温度的升高而增大（增大/减小/不变）．
（2）上述反应达到平衡后，将体系中的C （s）全部移走，平衡向左移（向左移/向右移/不移动）．
（3）下列事实能说明该反应在一定条件下已达到平衡状态的有AB（填序号）．
A．单位体积内每消耗1mol CO的同时生成1molH₂
B．混合气体总物质的量保持不变
C．生成H₂O（g）的速率与消耗CO的速率相等
D．H₂O（g）、CO、H₂的浓度相等
（4）上述反应在t₀时刻达到平衡（如图），若在t₁时刻改变某一条件，请在右图中继续画出t₁时刻之后c（CO）随时间的变化．
①缩小容器体积（用实线表示）．
②降低温度（用虚线表示）．
（5）某温度下，将4.0mol H₂O（g）和足量的炭充入2L的密闭容器中，发生如下反应，C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g），达到平衡时测得K=1，则此温度下H₂O（g）的转化率为50%
（6）己知：
①C （s）+H₂O（l）?CO （g）+H₂ （g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂ （g）△H ₂
③H₂O （l）═H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）△H ₃
则2C （s）+2O₂（g）═2CO₂ （g）的△H=2△H₁+△H₂-2△H₃．

Answer 1

分析 （1）该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，据此判断；
（2）将C全部移走，由于是可逆反应，还会生成碳，生成的碳不能完全反应；
（3）依据平衡标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，结合反应特征和平衡移动原理分析选项；
（4）①缩小容器体积，压强增大，瞬间正反应速率加快，平衡向逆反应移动，正反应速率增大到新平衡；
②降低温度，瞬间正反应速率减慢，平衡逆反应移动，正反应速率增大到新平衡，据此作图；
（5）依据化学平衡三段式列式计算，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%计算得到；
（6）结合热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学方程式得到反应焓变．

解答 解：（1）该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大；
故答案为：增大；
（2）将C全部移走，由于是可逆反应，还会生成碳，生成的碳不能完全反应，故平衡向左移动，
故答案为：向左移；
（3）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1 ，反应是气体体积增大的放热反应；分析选项正逆反应速率相同是平衡标志；
A．单位体积内每消耗1mol CO的同时生成1molH₂ ，说明对一氧化碳或氢气正逆反应速率相同，故A正确；
B．反应前后气体物质的量变化，混合气体总物质的量保持不变说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．生成H₂O（g）的速率与消耗CO的速率相等只能说明反应逆向进行，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．H₂O（g）、CO、H₂的浓度相等和起始量变化量有关，不能作为平衡标志，故D错误；
故答案为：AB
（4）①缩小容器体积，压强增大，瞬间正反应速率加快，平衡向逆反应移动，正反应速率增大到新平衡；
②降低温度，瞬间正反应速率减慢，平衡逆反应移动，正反应速率增大到新平衡，故图象为：，故答案为：；
（5）设H₂O转化了xmol/L，依据化学平衡三段式列式计算；
                  C （s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g）
初始浓度（mol/L）         2.0       0      0
转化浓度（mol/L）          x       x       x
平衡浓度（mol/L）       2.0-x      x       x 
达到平衡时测得lgK=-1.0，K=0.1
K=$\frac{{x}^{2}}{2-x}$=1，解得x=1mol/L
所以α（H₂O）=$\frac{1mol/L}{2mol/L}$×100%=50%；
故答案为：50%；
（6）①C （s）+H₂O（l）?CO（g）+H₂（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
③H₂O（l）═H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₃
依据盖斯定律计算①×2+②-2×③得到，C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=2△H₁+△H₂-2△H₃；
故答案为：2△H₁+△H₂-2△H₃．

点评 本题考查化学平衡常数及有关计算、化学平衡及反应速率的影响因素、热化学方程式书写等，难度中等，（2）是易错点，学生容易形成定式思维，认为碳是固体，不影响平衡移动，导致错误，注意审题是将碳完全移走．