Question

【题目】以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工。

(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。

①该反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发进行。

②一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是____(填字母，下同)。

a．容器中的压强不变

b．1 mol H—H键断裂的同时，断裂2 mol H—O键

c．c(CO)＝c(H2)

d．密闭容器的容积不再改变

(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	6
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验1中从反应开始至平衡以CO2表示的平均反应速率为v(CO2)＝________(取小数点后两位，下同)。

②该反应的正反应为________(填“吸”或“放”)热反应，实验2条件下平衡常数K＝________。

(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，达到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。

a．升高温度

b．充入He(g)，使体系压强增大

c．将H2O(g)从体系中分离出来

d．再充入1 mol CO2和3 mol H2

Answer 1

【答案】 不能 bd 0.13 mol·L－1·min－1 放 0.17 c d

【解析】试题分析：本题考查化学反应自发性的判断，化学平衡的标志，化学反应速率和化学平衡常数的计算，外界条件对化学平衡的影响。

（1）①该反应的ΔH0，ΔS0，在常温下ΔG=ΔH-TΔS0，该反应在常温下不能自发进行。

②a，该容器容积可变，在建立平衡过程中容器内压强始终不变，容器中的压强不变不能说明反应达到平衡状态；b，1molH-H键断裂的同时，断裂2molH-O键，表示正逆反应速率相等，能说明反应达到平衡状态；c，根据转化之比等于化学计量数之比，c（CO）与c（H2）始终相等，c（CO）=c（H2）不能说明反应达到平衡状态；d，该反应的正反应为气体分子数增大的反应，建立平衡过程中气体分子物质的量增大，在容积可变容器中容器的容积增大，平衡时气体分子物质的量不变，容器的容积不变，容器的容积不再改变能说明反应达到平衡状态；能说明反应达到平衡状态的是bd，答案选bd。

（2）①实验1中从反应开始至平衡υ（CO）=（4mol-2.4mol）2L6min=0.13mol/（L·min），则υ（CO2）=υ（CO）=0.13mol/（L·min）。

②该反应反应前后气体分子数不变，根据等效平衡的规律，650℃起始向容器中充入1molH2O（g）和2molCO（起始物质的量为实验1的一半），达到平衡时H2物质的量为0.8mol、CO物质的量为1.2mol（平衡物质的量为实验1的一半）；实验2为900℃起始向容器中充入1molH2O（g）和2molCO，达到平衡时H2物质的量为0.4mol、CO物质的量为1.6mol，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，该反应的逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。实验2条件下用三段式

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

c（起始）（mol/L） 1 0.5 0 0

c（转化）（mol/L） 0.2 0.2 0.2 0.2

c（平衡）（mol/L） 0.8 0.3 0.2 0.2

平衡常数K===0.17。

（3）a，由于反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，c（CH3OH）减小；b，充入He（g），由于各物质的浓度不变，平衡不发生移动，c（CH3OH）不变；c，将H2O（g）从体系中分离出来，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，c（CH3OH）增大；d，再充入1molCO2和3molH2，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，c（CH3OH）增大；能使c（CH3OH）增大的是cd，答案选cd。