Question

（2012?闸北区二模）煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料的过程．水煤气生产原理为：C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂（g）-131.3kJ
（1）该反应的平衡常数K的表达式为

K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；  温度升高，K值

变大

 （填“变大”、“不变”或“变小”）．
（2）一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中进行水煤气生产反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是

AB

（填字母）．
A．容器内压强不变            B．容器内气体密度不变
C．υCO）=υH₂O              D．c（CO）=c（H₂）
（3）若反应的容器容积为1.0L，反应时间为5.0min，容器内气体的密度增大了0.12g/L，在这段时间内CO的平均反应速率为

0.002mol/L?min

．
（4）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的表面积可提高化学反应速率，为了分别验证温度，催化剂的表面积对化学反应速率的影响规律，至少应该设计

3

个实验．

Answer 1

分析：（1）依据平衡常数概念是用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积计算；平衡常数随温度变化；
（2）化学平衡的标志是正逆反应速率相同，各成分的百分比保持不变；结合反应特征和平衡移动原理分析判断；
（3）依据反应过程中固体反应是气体质量增加的原因，结合化学方程式的差量计算得到反应气体物质的量，根据化学反应速率计算得到；
（4）根据实验目的验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则应保证浓度相同，然后相同温度时比较催化剂比表面积，相同催化剂比表面积时比较温度，然后利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析．

解答：解：（1）化学平衡常数是用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积计算，所以K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；反应是吸热反应，升温，反应正向进行，平衡常数增大；
故答案为：K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；变大；
（2）一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中进行水煤气生产反应，C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂（g）-131.3kJ
A、反应前后气体体积发生变化，所以容器内压强不变，说明反应达到平衡，故A正确；
B、容器中 气体密度等于气体质量除以气体体积，反应中碳是固体，只要反应进行，气体质量就会发生改变，所以容器内气体密度不变，说明反应达到平衡，故B正确；
C、υ（CO）=υ（H₂O），依据化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比，所以反应过程中和平衡状态速率是相同的，不能说明反应达到平衡，故C错误；
D、c（CO）=c（H₂），依据化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比，所以反应过程中和平衡状态速率是相同的，不能说明反应达到平衡，故D错误；
故答案为：AB；
（3）由容积为1.0L，反应时间5.0min，容器内气体的密度增大了0.12g/L，
则增加的质量为1.0L×0.12g/L=0.12g，由反应及元素守恒可知，C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂（g），每1mol水蒸气反应气体质量增加12g，
设参加反应的水的物质量为x，
C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂（g）△m
       1mol      1mol    1mol    12g
       x         0.01               0.12g
解得x=0.01mol，
v（CO）=

△c

△t

=

0.01mol 1L

5min

=0.000mol/（L?min）
故答案为：0.002mol/（L?min）；
（4）表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂表面积对速率的影响；
表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响；
表面积相同，则应控制温度相同，验证反应温度对速率的影响；
故需要设计3组；
故答案为：3．

点评：本题考查反应热、反应速率计算、平衡状态判断、平衡常数计算等，难度中等，注意影响速率的实验设计步骤和方法．