Question

【題目】合成氨工業上常用下列方法制備H2：

方法①：C（s）+2H2O（g）CO2（g）+2H2（g）

方法②：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

（1）已知①C（石墨）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJmol-1

②2C（石墨）+O2（g）═2CO2（g）△H=-222kJmol-1

③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJmol-1

試計算25℃時由方法②制備1000gH2所放出的能量為______kJ。

（2）在一定的條件下，將C（s）和H2O（g）分別加入甲、乙兩個密閉容器，發生反應：C（s）+2H2O（g）CO2（g）+2H2（g）其相關數據如下表所示：

①T1______T2（填“＞”、“=”或“＜”）；T1℃時，該反應的平衡常數K=______。

②乙容器中，當反應進行到1.5min時，H2O（g）的物質的量濃度范圍是______。

③在密閉恒容的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態的是______。

A．V逆（CO2）=2V正（H2）

B．混合氣體的密度保持不變

C．c（H2O）：c（CO2）：c（H2）=2：1：2

D．混合氣體的平均摩爾質量保持不變

④某同學為了研究反應條件對化學平衡的影響，測得逆反應速率與時間的關系如圖所示：

在t1、t3、t5、t7時反應都達了到平衡狀態，如果t2、t4、t6、t8時都只改變了一個反應條件，則t6時刻改變的條件是________________________，從t1到t8哪個時間段H2O（g）的平衡轉化率最低______。

Answer 1

【答案】（1）20500kJ（2）①>12.8②大于0.8mol/L，小于1.4mol/L③BD ④ 通入H2O t7-t8

【解析】

試題分析：（1）根據蓋斯定律，CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）的，△H=△H1-△H2-△H3=-394kJmol-1-（-111kJmol-1）-（-242kJmol-1）=-41kJmol-1，所以制備1000g H2所放出的能量為41÷2×1000= 20500kJ。

（2）①如果兩者溫度相等，甲相對乙，甲平衡時H2（g）平衡量為2.4mol，實際上是3.2，說明溫度改變，平衡正向移動，而正反應為吸熱反應，所以T1＞T2；

由表中數據可知，平衡時氫氣的物質的量為3.2mol，則：

C（s）+2H20（g）C02（g）+2H2（g）

開始（mol）：2 4 0 0

轉化（mol）：1.6 3.2 1.6 3.2

平衡（mol）：0.4 0.8 1.6 3.2

平衡常數K=（1.6×3.22）÷0.82=12.8。

②3min內水蒸氣的濃度變化量=氫氣的濃度變化量的=1.2mol÷1L=1.2mol/L，隨著反應的進行，物質的濃度降低，反應速率變小，所以前1.5min水的濃度變化量大于后1.5min水的濃度變化量，反應進行到1.5min時，H2O（g）的物質的量濃度小于2mol/L-1.2mol/L×1/2=1.4mol/L，平衡時，水蒸氣的濃度為0.8mol/L，所以H2O（g）的物質的量濃度范圍是大于0.8mol/L，小于1.4mol/L。

③A．當V逆（CO2）=2V正（H2）正逆反應速率之比不等于化學計量數之比，即正逆速度不等，不選；B.在恒容密閉容器中，隨著反應的進行，氣體的質量逐漸增大，p=m÷V，密度在增大，當混合氣體的密度保持不變時，說明正逆速度相等，選；C．各氣體物質之間的濃度關系與起始加入量和轉化量有關，與反應是否達到平衡無關，故不選；D.混合氣體的平均相對分子質量未平衡時在變，現在保持不變，說明已達平衡狀態，選；答案選BD。

④t1到t6平衡都逆向移動，而t6時平衡正向移動，是因為增加反應物的濃度，而C是固體，所以是通入水蒸氣，通入水蒸氣相當于增大壓強，平衡逆向移動，水蒸氣的轉化率降低，t8時反應速率增大，但平衡不移動，所以平衡轉化率最低t7-t8 。