Question

4．傳統(tǒng)的制備合成氨原料氣H₂的方法是水煤氣法．已知：
①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H1=﹢131.3KJ•mol^-1
②C（s）+2H₂O（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=﹢90.2KJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₃
（1）反應(yīng)①△H₁＞0，在一定條件下，能自發(fā)進(jìn)行的原因是△S＞0；△H₃=-41.1KJ•mol^-1．
（2）已知800℃時(shí)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）  K=1.0．在此溫度下向一2L的恒溫恒容密閉容器中充入2molH₂O（g）和2molCO，2min后達(dá)到平衡，則平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量濃度為；從反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)H₂O的平均反應(yīng)速率為0.25mol•L^-1•min^-1．
（3）900℃時(shí)，反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K＜ 1.0（填“＞”“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的依據(jù)是△H-T△S＜0分析判斷；熱化學(xué)方程式可以結(jié)合蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算．結(jié)合反應(yīng)速率計(jì)算得到，依據(jù)濃度改變平衡常數(shù)不變計(jì)算應(yīng)用；
（3）依據(jù)（1）得到的熱化學(xué)方程式可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行．

解答 解：（1）自發(fā)進(jìn)行的依據(jù)是△H-T△S＜0，反應(yīng)①C（s）+H₂0（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol是吸熱反應(yīng)，△H＞0，△S＞0，所以反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行是高溫下進(jìn)行的反應(yīng)，依據(jù)蓋斯定律，②-①得到，在相同條件下，CO與H₂O（g）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.1KJ/mol，故△H₃=-41.1KJ/mol，
故答案為：△S＞0；-41.1；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式，設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡消耗水的物質(zhì)的量為x
                      CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2               2               0              0
變化量（mol） x               x                x              x
平衡量（mol） 2-x           2-x               x             x
K=$\frac{\frac{x}{2}×\frac{x}{2}}{\frac{2-x}{2}×\frac{2-x}{2}}$=1
計(jì)算得到x=1mol，故n（C0₂）=1mol，c（C0₂）=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L，反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率v（H₂O）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{2min}$=0.25 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.5mol/L； 0.25 mol•L^-1•min^-1；
（3）900℃時(shí)，依據(jù)題干反應(yīng)可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)減小，K＜1.0，
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)，化學(xué)平衡的計(jì)算應(yīng)用，平衡常數(shù)的分析判斷，題目難度中等．