Question

傳統的制備合成氨原料氣H₂的方法是水煤氣法．已知：
①C（s）+H₂0（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol
②C（s）+2H₂O（g）=C0₂（g）+2H₂（g）△H=+90.2kJ/mol
（1）反應①△H＞0，在一定條件下，能自發進行的原因是

△S＞0

；在相同條件下，CO與H₂O（g）反應的熱化學方程式為

CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.1KJ/mol

．
（2）已知800℃時：CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）  K=1.0．在此溫度下向一VL的恒溫恒容密閉容器中充入4molH₂O（g）和2molCO，tmin后達到平衡，則從反應開始至達到平衡時的平均反應速率v（H₂O）=

4

3Vt

mol?L^-1’?min^-1．若在恒溫（800℃）恒壓條件下，在該平衡體系中再充入6mol H₂O，達到新平衡時CO的轉化率為

83.3%

．
（3）900℃時，反應：CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）的平衡常數K

＜

 1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析：（1）依據反應自發進行的依據是△H-T△S＜0分析判斷；熱化學方程式可以結合蓋斯定律計算得到；
（2）依據化學平衡三段式列式計算．結合反應速率計算得到，依據濃度改變平衡常數不變計算應用；
（3）依據（1）得到的熱化學方程式可知反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；

解答：解：（1）自發進行的依據是△H-T△S＜0，反應①C（s）+H₂0（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol是吸熱反應，△H＞0，△S＞0，所以反應自發進行是高溫下進行的反應，依據蓋斯定律，②-①得到，在相同條件下，CO與H₂O（g）反應的熱化學方程式為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.1KJ/mol；
故答案為：△S＞0；CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.1KJ/mol；
（2）依據化學平衡三段式列式，設反應達到平衡消耗水的物質的量為x
              CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）  2       4        0       0
變化量（mol）  x       x        x       x
平衡量（mol）  2-x    4-x       x       x
K=

x2

(2-x)(4-x)

=1
計算得到x=

4

3

mol；反應開始至達到平衡時的平均反應速率v（H₂O）=

4 3V

t

=

4

3Vt

mol?L^-1?min^-1．
若在恒溫（800℃）恒壓條件下，在該平衡體系中再充入6mol H₂O，反應正向進行，設消耗一氧化碳物質的量為y，依據平衡三段式計算
             CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2       10        0      0
變化量（mol） y       y         y      y
平衡量（mol）2-y    10-y        y        y
K=

y2

(2-y)(10-y)

=1
計算得到y=1.67mol
達到新平衡時CO的轉化率為=

1.67mol

2mol

×100%=83.3%
故答案為：83.3%
（3）900℃時，依據題干反應可知反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，反應CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）的平衡常數減小，K＜1.0
故答案為：＜；

點評：本題考查了反應自發進行的判斷依據，化學平衡的計算應用，平衡常數的分析判斷，題目難度中等．