Question

2．
（1）將碳與水蒸氣在高溫下反應(yīng)制得水煤氣．水煤氣的主要成分是CO和H₂，兩者的體積比約為l：l．
已知：C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-111.0kJ•mol^-1；
 H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242.0kJ•mol^-1．
寫出由C（s）與H₂O（g）反應(yīng)生成水煤氣的熱化學(xué)方程式：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131kJ•mol^-1．
 （2）為減弱溫室效應(yīng)，有一種思路是將CO₂轉(zhuǎn)化成其它可燃物質(zhì)．工業(yè)上已實現(xiàn)CO₂和H₂反應(yīng)生成甲醇的轉(zhuǎn)化．已知：在一體積恒定為1L的恒溫密閉容器中充入l mol CO₂和
3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
△H=-50.0kJ/mol，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如右圖所示．請回答：
①反應(yīng)進(jìn)行到10min時放出的熱量為37.5kJ．
②在前10min內(nèi)，用H₂濃度的變化表示的反應(yīng)速率v（H₂）=0.225 mol•L^-1•min^-1．
③能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是ABF．
A．容器壓強不變                   B．混合氣體中c（CO₂）不變
C．vCH₃OH）=vH₂O）             D．c（CH₃OH）=c（H₂O）
E．混合氣體的密度不變              F．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
④該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
⑤反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入1mol CO₂、3mol H₂并達(dá)到新的平衡，與原平衡相比，CO₂的物質(zhì)的量濃度增大（填“增大”“不變”或“減小”，下同），H₂的轉(zhuǎn)化率增大．

Answer 1

分析 （1）已知：①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-111.0kJ•mol^-1，
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242.0kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律①-②可得C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g），據(jù)此計算；
（2）①由圖知反應(yīng)在10min達(dá)到平衡，反應(yīng)二氧化碳0.75mol，根據(jù)熱化學(xué)方程式計算此時放出的熱量；
②由二氧化碳的轉(zhuǎn)化量計算氫氣的轉(zhuǎn)化量，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算速率；
③根據(jù)化學(xué)平衡時正逆反應(yīng)速率相等，各組分含量保持不變分析各選項；
④根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積之比計算K；
⑤往平衡體系中再加入1mol CO₂、3mol H₂，達(dá)到的新平衡相當(dāng)于對兩個相同的原平衡壓縮體積達(dá)到的新平衡狀態(tài)，根據(jù)壓強對化學(xué)平衡的影響可得．

解答 解：（1）已知：①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-111.0kJ•mol^-1；
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242.0kJ•mol^-1．
根據(jù)蓋斯定律①-②可得C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131 kJ•mol^-1；
故答案為：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131 kJ•mol^-1；
（2）①由圖知反應(yīng)在10min達(dá)到平衡，二氧化碳為0.25mol，則反應(yīng)二氧化碳為：1mol-0.25mol=0.75mol，從題可知1mol二氧化碳充分反應(yīng)放熱50kJ的熱量，則0.75mol二氧化碳反應(yīng)放出的熱量為：0.75×50=37.5KJ；
故答案為：37.5kJ；
②前10min內(nèi)，反應(yīng)二氧化碳0.75mol，根據(jù)化學(xué)方程式，反應(yīng)氫氣為：0.75mol×3=2.25mol，則用氫氣表示的反應(yīng)速率為：$\frac{2.25mol÷1L}{10min}$=0.225mol•L^-1•min^-1；
故答案為：0.225；
③A．反應(yīng)氣體體積前后改變，恒容體系壓強改變，平衡時，容器壓強不變，故正確；                   
B．平衡時，混合氣體中c（CO₂）不變，故正確；
C．vCH₃OH）=vH₂O，為說明正逆反應(yīng)速率，故錯誤；             
D．c（CH₃OH）=c（H₂O），不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯誤；
E．混合氣體的總質(zhì)量不變，恒容混合氣體體積不變，則混合氣體的密度始終不變，故錯誤；              
F．混合氣體的總質(zhì)量不變，混合氣體總物質(zhì)的量減小，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變大，平衡時，很合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，故正確；
故答案為：ABF；
④反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
⑤再加入1mol CO₂、3mol H₂，達(dá)到的新狀態(tài)可看做是兩個原來的平衡壓縮體積達(dá)到的平衡狀態(tài)，若平衡不移動，CO₂的物質(zhì)的量濃度為原來的兩倍，H₂的轉(zhuǎn)化率不變，但該反應(yīng)是個氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，化學(xué)平衡正向移動，則CO₂的物質(zhì)的量濃度比原來大，但是比原來兩倍小，H₂的轉(zhuǎn)化率增大；
故答案為：增大；增大．

點評 本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率的計算，化學(xué)平衡的特征，平衡常數(shù)的表達(dá)式書寫、影響化學(xué)平衡的因素等知識點，中等難度，解題要注意基礎(chǔ)知識的運用．