Question

17．以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工．
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
①该反应在常温下不能自发进行（填“能”与“不能”）；
②一定温度和压强下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是bd（填序号）
a．容器中的压强不变     b．1mol H-H键断裂的同时断裂2mol H-O
c．c（CO）=c（H₂）     d．密闭容器的容积不再改变
（2）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如表两组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
		CO	H2O	H2
1	650	4	2	1.6	6
2	900	2	1	0.4	3

①该反应为放（填“吸”或“放”）热反应；
②已知800℃时，上述反应的平衡常数K=1．若用2molCO和5mol H₂O相互混合并加热到800℃，反应达到平衡时下列说法正确的是B（填序号）
A．此时水的转化率为71.4%
B．此时CO₂的体积分数为20.4%
C．若再向容器内通入5mol H₂O，则达到新平衡时，H₂O的转化率升高
D．若从容器内移走5mol H₂O，则达到新平衡时，CO的转化率升高．

Answer 1

分析 （1）①依据△G=△H-T△S＜0时反应能够自发进行判断；
②反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度、含量等不再发生变化，以及由此衍生的其它量不变，可由此进行判断；
（2）①根据温度对平衡时氢气的物质的量影响分析反应热；
②在密闭容器中将CO和水蒸气的混合物加热到800℃时，达到平衡状态，设消耗一氧化碳物质的量为x：
                      CO+H₂O?CO₂+H₂，
起始量（mol）  2   5   0   0
变化量（mol）  x    x   x    x
平衡量（mol）2-x   5-x  x    x
反应前后气体物质的量不变，可以利用气体物质的量代替平衡浓度计算平衡常数
平衡常数K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）×（5-x）}$=1，解得：x=$\frac{10}{7}$，
结合浓度对平衡移动的影响解答该题．

解答 解：（1）①该反应△H＞0，△S＞0，若使△G=△H-T△S＜0，必须在高温下，所以常温下反应不能自发进行，
故答案为：不能；
②a．反应前后气体的物质的量不发生变化，容器中始终压强不变，不能说明反应到达平衡，故a错误；
b．l molH-H键断裂的同时断裂2mol H-O键，断裂2mol H-O键同时生成l molH-H键，说明反应到达平衡，故b正确；
c．c（CO）=c（H₂），与加入反应物多少有关，根据反应可知，自始至终c（CO）=c（H₂），不能说明反应到达平衡，故c错误；
d．反应前后前提条件不同，体积不变说明正逆反应速率相等，各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（2）①实验2温度较高，而平衡时氢气的物质的量减小，说明升高温度平衡向着逆向移动，则该反应为放热反应，
故答案为：放；
②在密闭容器中将CO和水蒸气的混合物加热到800℃时，达到平衡状态，设消耗一氧化碳物质的量为x：
                      CO+H₂O?CO₂+H₂，
起始量（mol）  2    5       0       0
变化量（mol）  x    x      x       x
平衡量（mol）2-x  5-x    x       x
反应前后气体物质的量不变，可以利用气体物质的量代替平衡浓度计算平衡常数
平衡常数K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）×（5-x）}$=1，解得：x=$\frac{10}{7}$，
A．水的转化率为：$\frac{\frac{10}{7}}{5}$×100%=28.6%，故A错误；
B．CO₂的体积分数为：$\frac{\frac{10}{7}}{7}$×100%=20.4%，故B正确；
C．加入水，虽然平衡正向移动，但转化的比加入的少，转化率反而降低，故C错误；
D．若从容器内移走5mol H₂O，平衡逆向移动，则达到新平衡时，CO的转化率降低，故D错误．
故答案为：B．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度中等，化学平衡状态的判断、化学平衡常数的计算、反应自发进行的判断等知识，明确化学平衡及其影响为解答关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．