Question

传统的制备合成氨原料气H₂的方法是水煤气法．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）反应①△H＞0，在一定条件下，能自发进行的原因是

△S＞0

；在相同条件下，CO与H₂O（g）反应的热化学方程式为

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

．
（2）已知800℃时：CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）  K=1.0．在此温度下向一VL的恒温恒容密闭容器中充入4molH₂O（g）和2molCO，tmin后达到平衡，则从反应开始至达到平衡时的平均反应速率v（H₂O）=

4

3Vt

mol?L^-1’?min^-1．若在恒温（800℃）恒压条件下，在该平衡体系中再充入6mol H₂O，达到新平衡时CO的转化率为

83.3%

．
（3）900℃时，反应：CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）的平衡常数K

＜

 1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析：（1）依据反应自发进行的依据是△H-T△S＜0分析判断；热化学方程式可以结合盖斯定律计算得到；
（2）依据化学平衡三段式列式计算．结合反应速率计算得到，依据浓度改变平衡常数不变计算应用；
（3）依据（1）得到的热化学方程式可知反应是放热反应，升温平衡逆向进行；

解答：解：（1）自发进行的依据是△H-T△S＜0，反应①C（s）+H₂0（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol是吸热反应，△H＞0，△S＞0，所以反应自发进行是高温下进行的反应，依据盖斯定律，②-①得到，在相同条件下，CO与H₂O（g）反应的热化学方程式为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.1KJ/mol；
故答案为：△S＞0；CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.1KJ/mol；
（2）依据化学平衡三段式列式，设反应达到平衡消耗水的物质的量为x
              CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）  2       4        0       0
变化量（mol）  x       x        x       x
平衡量（mol）  2-x    4-x       x       x
K=

x2

(2-x)(4-x)

=1
计算得到x=

4

3

mol；反应开始至达到平衡时的平均反应速率v（H₂O）=

4 3V

t

=

4

3Vt

mol?L^-1?min^-1．
若在恒温（800℃）恒压条件下，在该平衡体系中再充入6mol H₂O，反应正向进行，设消耗一氧化碳物质的量为y，依据平衡三段式计算
             CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2       10        0      0
变化量（mol） y       y         y      y
平衡量（mol）2-y    10-y        y        y
K=

y2

(2-y)(10-y)

=1
计算得到y=1.67mol
达到新平衡时CO的转化率为=

1.67mol

2mol

×100%=83.3%
故答案为：83.3%
（3）900℃时，依据题干反应可知反应是放热反应，升温平衡逆向进行，反应CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）的平衡常数减小，K＜1.0
故答案为：＜；

点评：本题考查了反应自发进行的判断依据，化学平衡的计算应用，平衡常数的分析判断，题目难度中等．