Question

【題目】（1）煤是一種重要的化工原料，人們將利用煤制取的水煤氣、焦炭、甲醚等廣泛用于工農業生產中。（1）已知：①C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ·mol-1

②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g) △H=+41.3kJ·mol-1

則碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式為____________。該反應在____________(填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”)下有利于正向自發進行。

（2）有人利用炭還原法處理氮氧化物，發生反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，在T1℃時，不同時間測得各物質的濃度如下表所示：

時間(min) 濃度(mol·L－1)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①10～20min內，N2的平均反應速率v(N2)=____________。

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是_________填字母序號)。

A．通入一定量的NO B．加入一定量的活性炭

C．加入合適的催化劑 D．適當縮小容器的體積

（3）研究表明：反應CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常數隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數K	9.94	9	1

若反應在500℃時進行，設起始時CO和H2O的濃度均為0.020mol·L-1，在該條件下達到平衡時，CO的轉化率為____________。

Answer 1

【答案】C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90KJ·mol-1高溫0.009 mol·L-1AD75%

【解析】

試題分析：（1）根據蓋斯定律計算；根據反應自發性的依據分析；

（2）根據反應速率的表達式計算；依據外界條件對平衡狀態的影響結合圖像分析；

（3）根據平衡常數計算轉化率。

解析：（1）根據蓋斯定律：①-②即得到C(s)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋90.0 kJ·mol－1。該反應是吸熱的體積增加的可逆反應，則根據ΔG＝ΔH－T·ΔS可知反應在高溫下自發進行。

（2）①根據圖表信息，10～20min內氮氣的濃度變化為(0.25-0.16)mol/L=0.09mol/L，N2的平均反應速率v（N2）＝0.09mol/L÷10min=0.009mol/（L·min）或0.00015 mol/（L·S）；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，各物質的濃度同等程度的增大，但平衡不移動，由于該反應是反應前后氣體體積不變的反應，所以是改變壓強所致，因此改變的條件可能是A、通入一定量的NO或D、適當縮小容器的體積；而B項中活性炭是固體，加入一定量的活性炭，各物質的濃度不會增大，C項中加入合適的催化劑只能加快化學反應速率，各物質的濃度不會增大，答案選AD。

（3）CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)

起始濃度 0.020 0.020 0 0

變化濃度 n n n n

平衡濃度 0.020-n 0.020-n n n

則（n×n）÷（0.020-n）×（0.020-n）=K=9 ，解得n=0.015，該條件下達到平衡時，CO的轉化率為（0.015/0.020）×100%=75%。