Question

10．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（填字母，下同）
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），得到如表三组数据：

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	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①该反应为放（填“吸”或“放”）热反应；
②若实验3达平衡时与实验2平衡状态中各物质的质量分数分别相等，且t＜3min，则a、b应满足的关系是a=2b且b＞1（用含a、b的数学式表示）

Answer 1

分析 （1）①正反应△S＞0，△H＞0，△H-T△S＜0反应自发进行；
②可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
（2）①由表中数据可知，实验1组压强为实验2组的2倍，实验1组压强增大到达平衡时缩短，压强不影响反应物转化率，计算CO转化率判断温度高低；
②使实验3达到平衡状态时各物质的体积分数与实验2分别相等，为等效平衡，到达平衡时间t＜3min，说明反应速率加快，该反应为反应前后气体的体积不发生变化，按化学计量数转化到方程式左边满足n（H₂O）：n（CO）=1：2，且实验3中起始浓度应大于实验2．

解答 解：（1）①正反应△S＞0，△H＞0，△H-T△S＜0反应自发进行，故常温下不能自发进行，
故答案为：不能；
②a．随反应进行的气体的物质的量减小，由于容器体积可变，恒温条件下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．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正确；
d．随反应进行的气体的物质的量减小，容器体积可变，恒温条件下容器容积减小，当容器容积不变时，说明反应到达平衡，故d正确，
故选：bd；
（2）①实验1中CO的转化率为$\frac{1.6mol}{4mol}$×100%=40%，实验2中CO的转化率为$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应；
故答案为：放；
③使实验3达到平衡状态时各物质的体积分数与实验2分别相等，为等效平衡，到达平衡时间t＜3min，说明反应速率加快，该反应为反应前后气体的体积不发生变化，满足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可，且实验3中起始浓度应大于实验2，即a=2b且b＞1，故答案为：a=2b且b＞1．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡状态判断、反应方向判断等，侧重考查学生对实验数据的分析处理能力，题目难度中等．