Question

煤的氣化是高效、清潔地利用煤炭的重要途徑之一。

(1)在25⁰C 101kPa時(shí)，H₂與O₂化合生成1mol H₂O(g)放出241.8kJ的熱量，其熱化學(xué)方程式為

___________

又知: ①C(s)＋O₂(g)═CO₂(g)  △H＝－393.5kJ/mol

②CO(g)＋O₂(g)═CO₂(g)  △H＝－283.0kJ/mol

焦炭與水蒸氣反應(yīng)是將固體煤變?yōu)闅怏w燃料的方法，C(s)＋H₂O(g)═CO(g)＋H₂(g) △H=____kJ/mol

(2)    CO可以與H₂O(g)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng): CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H＜0在恒容密閉容器中，起始時(shí)n(H₂O)=0.20mol，n(CO)＝0.10 mol,在800⁰C時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，K＝1.0，則平衡時(shí)，容器中CO的轉(zhuǎn)化率是_____________(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))。

(3)    工業(yè)上從煤氣化后的混合物中分離出H₂，進(jìn)行氨的合成，已知反應(yīng)反應(yīng)N₂(g)＋3H₂(g2NH₃(g)（△H＜0）在等容條件下進(jìn)行，改變其他反應(yīng)條件，在I、II、III階段體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如下圖所示：

①N₂的平均反應(yīng)速率v₁(N₂)、v_II(N₂)、v_III(N₂)從大到小排列次序?yàn)開_______；

②由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動的方向  是________，采取的措施是________。

③比較第II階段反應(yīng)溫度(T₂)和第III階段反應(yīng)速度（T₃)的高低：T₂________T₃填“〉、=、<”判斷的理由是________________。

 

Answer 1

【答案】

（14分）（1）H₂(g)+ O₂(g)═lH₂O(g)  △H＝－241.8kJ/mol （2分）；＋131.3kJ （1分）

（2）66.7% （2分） （3）①v₁(N₂)＞v_II(N₂)＞v_III(N₂) （3分）

②向正反應(yīng)方向  從反應(yīng)體系中移出產(chǎn)物NH₃（3分）

③＞  此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動 （3分）

【解析】

試題分析：（1）在25℃、101kPa時(shí)，H₂與O₂化合生成1molH₂O(g)放出241.8kJ的熱量，所以其熱化學(xué)方程式為H₂(g)+ O₂(g)═lH₂O(g)  △H＝－241.8kJ/mol。

已知①C(s)＋O₂(g)═CO₂(g)  △H＝－393.5kJ/mol

②CO(g)＋O₂(g)═CO₂(g)  △H＝－283.0kJ/mol

③H₂(g)+ O₂(g)═lH₂O(g)  △H＝－241.8kJ/mol

所以根據(jù)蓋斯定律，①－③－②即得到C(s)＋H₂O(g)═CO(g)＋H₂(g)，則反應(yīng)熱△H＝－393.5kJ/mol＋241.8kJ/mol＋283.0kJ/mol＝＋131.3kJ/mol。

（2）             CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)

起始量（mol）     0.1     0.2         0       0

轉(zhuǎn)化量（mol）      x       x          x       x

平衡量（mol）   0.1－x  0.2－x        x       x

由于反應(yīng)前后氣體的體積不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)

即＝1.0

解得x＝

所以平衡時(shí)，容器中CO的轉(zhuǎn)化率是×100%＝66.7%

（3）①根據(jù)圖像可知，虛線表示氮?dú)獾臐舛茸兓�，則v₁(N₂)＝（2mol/L－1mol/L）÷20min＝0.05mol/（L•min），v_II(N₂)＝（1mol/L－0.62mol/L）÷15min＝0.0253mol/（L•min），v_III(N₂)＝（0.62mol/L－0.5mol/L）÷10min＝0.012mol/（L•min），故N₂的平均反應(yīng)速率v₁(N₂)＞v_II(N₂)＞v_III(N₂).

②根據(jù)圖像可知，第Ⅱ階段氨氣是從0開始的，瞬間反應(yīng)物氮?dú)夂蜌錃鉂舛炔蛔�，因此可以確定第一次平衡后從體系中移出了氨氣，即減少生成物濃度，平衡正向移動。

③第Ⅲ階段的開始與第Ⅱ階段的平衡各物質(zhì)的量均相等，根據(jù)氨氣和氫氣的量減少，氨氣的量增加可判斷平衡是正向移動的。根據(jù)平衡開始時(shí)濃度確定此平衡移動不可能是由濃度的變化引起的，另外題目所給條件容器的體積不變，則改變壓強(qiáng)也不可能，因此一定為溫度的影響。此反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，可以推測為降低溫度，因此達(dá)到平衡后溫度一定比第Ⅱ階段平衡時(shí)的溫度低，即T₂＞T₃。

考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書寫；蓋斯定律的應(yīng)用；反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計(jì)算以及外界條件對反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響等