Question

【题目】（1）煤是一种重要的化工原料，人们将利用煤制取的水煤气、焦炭、甲醚等广泛用于工农业生产中。（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

则碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为____________。该反应在____________(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下有利于正向自发进行。

（2）有人利用炭还原法处理氮氧化物，发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，在T1℃时，不同时间测得各物质的浓度如下表所示：

时间(min) 浓度(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内，N2的平均反应速率v(N2)=____________。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是_________填字母序号)。

A．通入一定量的NO B．加入一定量的活性炭

C．加入合适的催化剂 D．适当缩小容器的体积

（3）研究表明：反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

若反应在500℃时进行，设起始时CO和H2O的浓度均为0.020mol·L-1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为____________。

Answer 1

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

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律计算；根据反应自发性的依据分析；

（2）根据反应速率的表达式计算；依据外界条件对平衡状态的影响结合图像分析；

（3）根据平衡常数计算转化率。

解析：（1）根据盖斯定律：①-②即得到C(s)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋90.0 kJ·mol－1。该反应是吸热的体积增加的可逆反应，则根据ΔG＝ΔH－T·ΔS可知反应在高温下自发进行。

（2）①根据图表信息，10～20min内氮气的浓度变化为(0.25-0.16)mol/L=0.09mol/L，N2的平均反应速率v（N2）＝0.09mol/L÷10min=0.009mol/（L·min）或0.00015 mol/（L·S）；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，各物质的浓度同等程度的增大，但平衡不移动，由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以是改变压强所致，因此改变的条件可能是A、通入一定量的NO或D、适当缩小容器的体积；而B项中活性炭是固体，加入一定量的活性炭，各物质的浓度不会增大，C项中加入合适的催化剂只能加快化学反应速率，各物质的浓度不会增大，答案选AD。

（3）CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)

起始浓度 0.020 0.020 0 0

变化浓度 n n n n

平衡浓度 0.020-n 0.020-n n n

则（n×n）÷（0.020-n）×（0.020-n）=K=9 ，解得n=0.015，该条件下达到平衡时，CO的转化率为（0.015/0.020）×100%=75%。