Question

7．工業(yè)制氫氣的一個重要反應是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）已知在25．C時：
C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
則反應CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）的反應熱△H=-241kJ•mol^-1（3分）
（2）現將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進行反應，得到如下三組數據：

實驗組	溫度℃	超始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO2
1	650	4	2	1.6	1.6	5
2	900	2	1	0.5	0.5	3
3	900	a	b	c	d	t

①以下反應能說明CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）達到平衡狀態(tài)的是a
A．容器中CO的含量保持不變            B．容器中CO₂濃度與CO濃度相等
C．ν（CO）_正=ν（H₂O ）_正             D．容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變
②實驗Ⅰ中，從反應開始到反應達到平衡時，CO的平均反應速率ν（CO）=0.16mol/（L．min）；；
③實驗Ⅱ條件下反應的平衡常數K=0.33（保留小數點后二位）．若降低溫度，化學平衡常數K將增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
④實驗Ⅲ中，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則a，b必須滿足的關系是a＜b；
⑤若在900℃時，實驗Ⅱ反應達到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，則此時ν_（正）＞ν_（逆）（填“＞”或“＜”），平衡向正反應方向移動（填“正反應”“逆反應”“不移動”）

Answer 1

分析 （1）①C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
②C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
根據蓋斯定律②-①-③計算得到；
（2）①化學平衡的標志是正逆反應速率相同，個組分含量保持不變，衍生的條件滿足變量不變的原則分析判斷；
②反應速率V=$\frac{△c}{△t}$計算得到；
③根據實驗Ⅱ條件下反應的平衡常數K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$進行計算；根據該反應為放熱反應，降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動，據此分析；
④實驗Ⅲ中，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，反應比相同所以起始量一氧化碳小于水；
⑤計算濃度商和平衡常數比較分析判斷反應進行的方向；

解答 解：（1）①C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
②C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
根據蓋斯定律②-①-③得，CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-494+111+142=-241kJ•mol^-1，故答案為：-241kJ•mol^-1；
（2）①a．容器中CO的含量保持不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b．容器中CO₂濃度與CO濃度相等，無法判斷正逆反應速率是否相等，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．ν（CO）_正=ν（H₂O ）_正，表示的都是正反應速率，不能說明正逆反應速率相等，無法判斷是否達到了平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．反應前后氣體的物質的量不變，氣體的質量也不變，則容器中混合氣體的平均相對分子質量一直保持不變，無法判斷平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：a；
②實驗1中從反應開始到達到平衡，以H₂的濃度變化表示的反應速率等于二氧化碳表示的反應速率=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L•min），
故答案為：0.16mol/（L．min）；
③根據實驗Ⅱ數據，得出平衡時一氧化碳和水的物質的量分別為2-0.5=1.5mol，1-0.5=0.5mol，所以平衡常數K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{1.5×0.5}$=0.33；又該反應為放熱反應，降低溫度，化學平衡向放熱反應方向即正反應方向移動，所以K將增大，故答案為：0.33；增大；
④實驗Ⅲ中，一氧化碳和和水蒸氣反應比相同，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則a，b必須滿足的關系是a＜b；
故答案為：a＜b；
⑤若在900℃時，實驗Ⅱ反應達到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，濃度商Q=$\frac{0.2×0.5}{1×0.5}$=0.2＜K，
則此時v（正）＞v（逆），平衡正向進行；
故答案為：＞，正反應．

點評 本題考查了化學平衡的分析計算，主要是影響平衡因素，平衡常數、轉化率概念計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．