Question

现代工业将煤炭气化，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO₂等的排放，又可以扩大水煤气的广泛用途．
（1）已知：①2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₁；    
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂；
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃．
则反应C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=

 

（用含△H₁、△H₂、△H₃的代数式表示）
（2）CO和H₂在一定条件下合成甲醇的反应为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₄．
现在容器均为10L的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入10mol CO和20mol H₂的混合气体，控制温度进行实验，测得相关数据如图1和图2．

①该反应的△H₄

 

0（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；该反应平衡常数的关系为K₁

 

K₂；
②300℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H₂浓度变化表示的化学反应速率是

 

；计算出此温度下的平衡常数为

 

．
③500℃时，将容器的容积压缩至原来的1/2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是

 

（填字母）．
a．H₂的体积分数减小                  b．正反应速率加快，逆反应速率减慢
c．气体压强增加一倍                   d．重新平衡时c（H₂）/c（CH₃OH）减小
④从平衡状态c转到d（见图2），除升高温度外，还可以采用的措施有

 

（写出一条即可）．判断该可逆反应在c装置中达到化学平衡状态的标志是

 

（填字母）．
a．v （CO消耗）=2v （H₂生成）                 b．混合气体的密度不再改变
c．混合气体的平均分子质量不再改变      d．CO、H₂、CH₃OH的浓度之比为1：2：1．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①根据图1升判断出温度对平衡的影响，从图象可以看出，升高温度，甲醇的物质的量减少，说明正反应是放热反应；根据正反应是放热反应，温度降低，平衡正向移动，平衡常数增大；
②利用三段式进行计算；根据平衡常数的定义计算；
③该反应为体积减小的反应，容积压缩至原来的1/2，增大压强，正逆反应速率都增大，平衡正向移动，氢气的体积分数减小，c（H₂）/c（CH₃OH）减小，平衡移动后压强小于原来的2倍，据此判断；
④从平衡状态c转到d，甲醇含量下降，说明平衡逆向移动，可以采用减小压强的措施，根据平衡状态的判断标志作判断．

解答： 解：（1）2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₁ ①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂ ②
盖斯定律得①-②得：2C（s）+2H₂O（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₁-△H₂，
则反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=

△H1-△H2

2

；
故答案为：

△H1-△H2

2

；
（2）①图1可以看出，甲醇的物质的量为0.6mol的曲线温度大，说明升高温度，甲醇的物质的量减少，即平衡逆向移动，说明正反应是放热反应，所以△H₃＜0；
因正反应是放热反应，温度降低，平衡正向移动，平衡常数增大，所以说低温时平衡常数大；
故答案为：＜；＞；
②利用三段式
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol）   10      20         0
转化（mol）   8       16         8
平衡（mol）   2        4         8
H₂的反应速率为

16mol 10L

40min

=0.04mol/（L?min）
平衡常数为

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

=

8 10

2 10 ×( 4 10 )2

=25，
故答案为：0.04mol/（L?min）；25；
③该反应为体积减小的反应，容积压缩至原来的1/2，增大压强，正逆反应速率都增大，平衡正向移动，氢气的体积分数减小，c（H₂）/c（CH₃OH）减小，平衡移动后压强小于原来的2倍，故选ad；
④从平衡状态c转到d，甲醇含量下降，说明平衡逆向移动，可以采用减小压强的措施，根据平衡状态的判断标志可知：
a．当2v （CO消耗）=v （H₂生成）时，正逆反应才相等，故不能说明反应处于平衡状态；      
b．反应前后体积不变，气体质量守恒，所以混合气体的密度不变，不能说明反应处于平衡状态；  
c．反应前后气体的物质的量变化，质量守恒，所以混合气体的平均分子质量不再改变时，说明反应处于平衡状态；
d．CO、H₂、CH₃OH的浓度之比为1：2：1，不能说明反应处于平衡状态；
故答案为：减小压强；c．

点评：本题主要考查盖斯定律、反应速率的计算、平衡常数的计算、影响平衡的因互等知识点，中等难度．