Question

7．工业制氢气的一个重要反应是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）已知在25．C时：
C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
则反应CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）的反应热△H=-241kJ•mol^-1（3分）
（2）现将不同量的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，得到如下三组数据：

实验组	温度℃	超始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO2
1	650	4	2	1.6	1.6	5
2	900	2	1	0.5	0.5	3
3	900	a	b	c	d	t

①以下反应能说明CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）达到平衡状态的是a
A．容器中CO的含量保持不变            B．容器中CO₂浓度与CO浓度相等
C．ν（CO）_正=ν（H₂O ）_正             D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
②实验Ⅰ中，从反应开始到反应达到平衡时，CO的平均反应速率ν（CO）=0.16mol/（L．min）；；
③实验Ⅱ条件下反应的平衡常数K=0.33（保留小数点后二位）．若降低温度，化学平衡常数K将增大（填“增大”“减小”或“不变”）．
④实验Ⅲ中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a，b必须满足的关系是a＜b；
⑤若在900℃时，实验Ⅱ反应达到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，则此时ν_（正）＞ν_（逆）（填“＞”或“＜”），平衡向正反应方向移动（填“正反应”“逆反应”“不移动”）

Answer 1

分析 （1）①C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
②C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
根据盖斯定律②-①-③计算得到；
（2）①化学平衡的标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变，衍生的条件满足变量不变的原则分析判断；
②反应速率V=$\frac{△c}{△t}$计算得到；
③根据实验Ⅱ条件下反应的平衡常数K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$进行计算；根据该反应为放热反应，降低温度，化学平衡向放热反应方向移动，据此分析；
④实验Ⅲ中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，反应比相同所以起始量一氧化碳小于水；
⑤计算浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向；

解答 解：（1）①C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ•mol^-1
②C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-494kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-142kJ•mol^-1
根据盖斯定律②-①-③得，CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-494+111+142=-241kJ•mol^-1，故答案为：-241kJ•mol^-1；
（2）①a．容器中CO的含量保持不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故a正确；
b．容器中CO₂浓度与CO浓度相等，无法判断正逆反应速率是否相等，无法判断是否达到平衡状态，故b错误；
c．ν（CO）_正=ν（H₂O ）_正，表示的都是正反应速率，不能说明正逆反应速率相等，无法判断是否达到了平衡状态，故c错误；
d．反应前后气体的物质的量不变，气体的质量也不变，则容器中混合气体的平均相对分子质量一直保持不变，无法判断平衡状态，故d错误；
故答案为：a；
②实验1中从反应开始到达到平衡，以H₂的浓度变化表示的反应速率等于二氧化碳表示的反应速率=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L•min），
故答案为：0.16mol/（L．min）；
③根据实验Ⅱ数据，得出平衡时一氧化碳和水的物质的量分别为2-0.5=1.5mol，1-0.5=0.5mol，所以平衡常数K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.5×0.5}{1.5×0.5}$=0.33；又该反应为放热反应，降低温度，化学平衡向放热反应方向即正反应方向移动，所以K将增大，故答案为：0.33；增大；
④实验Ⅲ中，一氧化碳和和水蒸气反应比相同，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a，b必须满足的关系是a＜b；
故答案为：a＜b；
⑤若在900℃时，实验Ⅱ反应达到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H₂O、0.2mol CO₂、0.5mol H₂，浓度商Q=$\frac{0.2×0.5}{1×0.5}$=0.2＜K，
则此时v（正）＞v（逆），平衡正向进行；
故答案为：＞，正反应．

点评 本题考查了化学平衡的分析计算，主要是影响平衡因素，平衡常数、转化率概念计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．