分析:(1)根据盖斯定律计算焓变;
(2)当可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的质量、物质的量浓度及其百分含量不变;
根据化学平衡常数计算CO的转化率;
(3)①根据v(CO
2)=
计算二氧化碳平均反应速率;
②因为压强不影响平衡移动,如果实验1、2转化率相等,则实验2达到平衡状态时氢气的物质的量应该是实验1的一半为0.8mol,实际上是0.4mol,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,据此判断其反应热;
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,说明实验3反应速率大于实验2,压强不影响平衡移动,则实验3中a、b的物质的量之比等于实验2中水正确和CO的物质的量之比,或使用催化剂;
(4)①根据图象知,该反应的正反应是放热反应,能使c(CH
3OH)增大,说明平衡向正反应方向移动;
②根据图象知,t
1时刻,正逆反应速率都增大且可逆反应向逆反应方向移动,改变的条件是升高温度;t
3时刻,正逆反应速率都增大且相等,改变的条件是加入催化剂;t
4时刻正逆反应速率都减小,且平衡向逆反应方向移动,改变的条件是减小压强,据此分析解答.
解答:
解:(1)C(s)十H
2O(g)=CO(g)+H
2(g)△H=+131kJ/mol①
C(s)+O
2(g)=CO
2(g)△H=-394kJ/mol ②
CO(g)+
O
2(g)=CO
2(g)△H=-283kJ/mol ③
将方程式2③-②+①得CO(g)+H
2O(g)?H
2(g)+CO
2(g)△H=2×(-283kJ/mol)-(-394kJ/mol)+(+131kJ/mol)=-41 kJ/mol,
故答案为:-41 kJ/mol;
(2)a.无论该反应是否达到平衡状态,容器中的压强始终不变,所以压强不能作为判断依据,故错误;
b.1mol H-H键断裂的同时断裂2mol H-O键,正逆反应速率相等,所以该反应达到平衡状态,故正确;
c. V
正(CO)=V
逆 (H
2O)时,正逆反应速率相等,所以该反应达到平衡状态,故正确;
d.c(CO)=c(H
2)时该反应不一定达到平衡状态,与反应初始浓度、转化率有关,所以不能据此判断平衡状态,故错误;
故选bc;
该温度下该反应的K=1,设等物质的量的CO和H
2O的物质的量都是1mol,反应达平衡时,设CO的转化率为x,
CO(g)+H
2O(g)?H
2(g)+CO
2(g)
开始1mol 1mol 0 0
反应xmol xmol xmol xmol
平衡(1-x)mol (1-x)mol xmol xmol
化学平衡常数K=
=1,x=0.5=50%,
故答案为:bc;50%;
(3)①v(CO
2)=
=
=0.16 mol/(L.min),故答案为:0.16 mol/(L.min);
②因为压强不影响平衡移动,如果实验1、2转化率相等,则实验2达到平衡状态时氢气的物质的量应该是实验1的一半为0.8mol,实际上是0.4mol,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则逆反应是吸热反应,故答案为:吸;
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,说明实验3反应速率大于实验2,压强不影响平衡移动,则实验3中a、b的物质的量之比等于实验2中水正确和CO的物质的量之比=1:2,即b=2a,或使用催化剂也能实现目的,
故答案为:b=2a且a>l(或使用合适的催化剂);
(4)①根据图象知,该反应的正反应是放热反应,能使c(CH
3OH)增大,说明平衡向正反应方向移动,
a.升高温度,平衡向逆反应方向移动,则c(CH
3OH)减小,故错误;
b.充入He(g),使体系压强增大,但反应物、生成物浓度不变,平衡不移动,c(CH
3OH)不变,故错误;
c.将H
2O(g)从体系中分离出来,平衡向正反应方向移动,c(CH
3OH)增大,故正确;
d.再充入1mol CO
2和3molH
2,平衡向正反应方向移动,c(CH
3OH)增大,故正确;
故选cd;
②根据图象知,t
1时刻,正逆反应速率都增大且可逆反应向逆反应方向移动,改变的条件是升高温度;t
3时刻,正逆反应速率都增大且相等,改变的条件是加入催化剂;t
4时刻正逆反应速率都减小,且平衡向逆反应方向移动,改变的条件是减小压强,所以平衡混合物中CH
3OH含量最高的一段时间是t
0~t
1;如t
0~t
1平衡常数为K
1,t
2~t
3平衡常数为K
2,且t
0~t
1温度小于t
2~t
3温度,所以K
1大于K
2,故答案为:t
0~t
1;大于.