Question

(8分)(2011·蘇北四市調研)煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業過程。

(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣，反應為：

C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)

ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1，

ΔS＝＋133.7 J·(K·mol)^－1

①該反應能否自發進行與________有關；

②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態的是________(填字母，下同)。

a．容器中的壓強不變

b．1 mol H—H鍵斷裂的同時斷裂2 mol H—O鍵

c．v_正(CO)＝v_逆(H₂O)

d．c(CO)＝c(H₂)

(2)將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中，進行反應

CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三組數據：

實驗 組	溫度/ ℃	起始量/mol	平衡量/mol	達到平衡所 需時間/min
H2O	CO	H2	CO2
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中以v(H₂)表示的反應速率為_________________________________________。

②若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態(即各物質的質量分數分別相等)，且t<3min，則a、b應滿足的關系是________(用含a、b的數學式表示)。

(3)目前工業上有一種方法是用CO₂來生產甲醇。一定條件下發生反應：

CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)，右圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJ·mol^－1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，下列措施中能使c(CH₃OH)增大的是________。

a．升高溫度

b．充入He(g)，使體系壓強增大

c．將H₂O(g)從體系中分離出來

d．再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

 

Answer 1

(1)①溫度'②b、c

(2)①0.16 mol·(L·min)^－1

②b＝2a，a>1(或使用合適的催化劑)

(3)c、d

解析:(1)ΔG＝ΔH－T·ΔS<0方可自發進行。容積可變時，a不能說明是平衡狀態，c(CO)與c(H₂)在整個過程中均相等。

(2)對于等體反應等容等效只要滿足給定物質物質的量與初始比值相同即可，而又要求t<3min，反應速率得比乙快，因而量要多所以a>1。

(3)使甲醇濃度增大，只須平衡右移即可，故選c、d。