Question

17．以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)叫煤化工．
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
①該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行（填“能”與“不能”）；
②一定溫度和壓強(qiáng)下，在一個(gè)容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是bd（填序號）
a．容器中的壓強(qiáng)不變     b．1mol H-H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2mol H-O
c．c（CO）=c（H₂）     d．密閉容器的容積不再改變
（2）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(jìn)行反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如表兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2
1	650	4	2	1.6	6
2	900	2	1	0.4	3

①該反應(yīng)為放（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)；
②已知800℃時(shí)，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1．若用2molCO和5mol H₂O相互混合并加熱到800℃，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)下列說法正確的是B（填序號）
A．此時(shí)水的轉(zhuǎn)化率為71.4%
B．此時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)為20.4%
C．若再向容器內(nèi)通入5mol H₂O，則達(dá)到新平衡時(shí)，H₂O的轉(zhuǎn)化率升高
D．若從容器內(nèi)移走5mol H₂O，則達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率升高．

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)△G=△H-T△S＜0時(shí)反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行判斷；
②反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，可由此進(jìn)行判斷；
（2）①根據(jù)溫度對平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量影響分析反應(yīng)熱；
②在密閉容器中將CO和水蒸氣的混合物加熱到800℃時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為x：
                      CO+H₂O?CO₂+H₂，
起始量（mol）  2   5   0   0
變化量（mol）  x    x   x    x
平衡量（mol）2-x   5-x  x    x
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，可以利用氣體物質(zhì)的量代替平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)
平衡常數(shù)K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）×（5-x）}$=1，解得：x=$\frac{10}{7}$，
結(jié)合濃度對平衡移動的影響解答該題．

解答 解：（1）①該反應(yīng)△H＞0，△S＞0，若使△G=△H-T△S＜0，必須在高溫下，所以常溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：不能；
②a．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不發(fā)生變化，容器中始終壓強(qiáng)不變，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b．l molH-H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時(shí)生成l molH-H鍵，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確；
c．c（CO）=c（H₂），與加入反應(yīng)物多少有關(guān)，根據(jù)反應(yīng)可知，自始至終c（CO）=c（H₂），不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故c錯(cuò)誤；
d．反應(yīng)前后前提條件不同，體積不變說明正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：bd；
（2）①實(shí)驗(yàn)2溫度較高，而平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量減小，說明升高溫度平衡向著逆向移動，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：放；
②在密閉容器中將CO和水蒸氣的混合物加熱到800℃時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為x：
                      CO+H₂O?CO₂+H₂，
起始量（mol）  2    5       0       0
變化量（mol）  x    x      x       x
平衡量（mol）2-x  5-x    x       x
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，可以利用氣體物質(zhì)的量代替平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)
平衡常數(shù)K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）×（5-x）}$=1，解得：x=$\frac{10}{7}$，
A．水的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{\frac{10}{7}}{5}$×100%=28.6%，故A錯(cuò)誤；
B．CO₂的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{\frac{10}{7}}{7}$×100%=20.4%，故B正確；
C．加入水，雖然平衡正向移動，但轉(zhuǎn)化的比加入的少，轉(zhuǎn)化率反而降低，故C錯(cuò)誤；
D．若從容器內(nèi)移走5mol H₂O，平衡逆向移動，則達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故D錯(cuò)誤．
故答案為：B．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算，題目難度中等，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷等知識，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．