题目内容
煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料的过程．（1）水煤气生产原理为：C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）；△H=+131.3kJ/mol①该反应自发可能性______（填有或无）；
②一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中进行水煤气生产反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是______（填字母）；
A．容器内压强不变 B．容器内气体密度不变
C．v（CO）正=v（H2O）逆 D．c（CO）=c（H2）
③下列措施能使C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）正反应速率增大的是_______；A、增加C（s）的量 B、降温 C、升温 D、充入HI
（2）将不同量CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容容器中，进行反应
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：| 实验 组别 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡/mol | 达平衡所 需时间/min | ||||
| H2O | CO | H2 | CO2 | H2 | CO2 | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | a | 1.6 | 2.4 | 5 | |
| 2 | 900 | 1 | 2 | b | 0.4 | 1.6 | 3 | |
②900℃时，CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）化学平衡常数为______；（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率，为了分别验证温度，催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，至少应该设计______组实验．
| 组别 | 温度 | 催化剂 | … |
| 1 | |||
| 2 | |||
【答案】分析：（1）①根据△G=△H-T△S判断，△G＜0，反应自发进行．
②反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度、含量等不再发生变化，以及由此衍生的其它量不变，可由此进行判断．
③根据影响化学反应速率的影响因素分析判断；
（2）①根据v=
计算v（CO）．
②温度相同，平衡常数相同，根据实验2计算900℃平衡常数；
（3）根据实验目的验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则应保证浓度相同，然后相同温度时比较催化剂比表面积，相同催化剂比表面积时比较温度，然后利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析．
解答：解：（1）①由热化学反应方程式可知，反应为焓增，熵增过程，即△H＞0、△S＞0，△G=△H-T△S＜0反应自发进行，所以该反应自发进行；
故答案为：有．
②A．反应前后气体的物质的量发生变化，随反应进行气体的物质的量增加，压强增大，容器中的压强不变，说明反应到达平衡，故A正确；
B．容器的容积不变，随反应进行容器内气体的质量增加，所以随反应进行密度增大，容器中气体的密度不变，说明反应到达平衡，故B正确；
C．根据反应可知，自始至终c（CO）正=c（H2O）正，若c（CO）正=c（H2O）逆，c（H2O）逆=C（H2O）正，说明反应到达平衡，故C正确；
D．根据反应可知，自始至终c（CO）正=c（H2O）不能说明反应达到平衡，故D错误；
故答案为：ABC．
③能使C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）正反应速率增大的因素：
A、增加C（s）的量，固体对反应速率无影响，故A不符合；
B、降温减小反应速率，正逆反应速率都减小．故不符合；
C、升温能加快反应速率，正逆反应速率都增大，故C符合；
D、充入HI与反应平衡体系不反应，所以增大体系的压强，速率增大，故D符合；
故答案为：CD．
（2）①由表可知5min内，氢气的物质的量变化量为1.6mol，容器体积为2L，所以H2表示的反应速率v（H2）=
=0.16mol/（L?min）．依据速率之比等于系数之比：
v（H2）=V（CO）=0.16mol/（L?min）；
故答案为：0.16mol/（L?min）；
②由实验2可知，体积为2L的恒容容器，平衡时CO2、H2的物质的量分别为1.6mol、0.4mol
对于反应 CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
开始（mol）：2 1 b 0
变化（mol）：0.4 0.4 0.4 0.4
平衡（mol）：1.6 0.6 1.6 0.4
所以算900℃平衡常数k=
=
=
900℃时，CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）化学平衡常数为k1=
=1.5
故答案为：1.5
（3）比表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响；
比表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响；
比表面积相同，则应控制温度相同，验证反应温度对速率的影响；
故需要设计3组；
故答案为：3
点评：考查反应热、反应速率计算、平衡状态判断、等效平衡、平衡常数等，综合性较大，难度中等，注意三段式解题法的运用．
②反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度、含量等不再发生变化，以及由此衍生的其它量不变，可由此进行判断．
③根据影响化学反应速率的影响因素分析判断；
（2）①根据v=
计算v（CO）．②温度相同，平衡常数相同，根据实验2计算900℃平衡常数；
（3）根据实验目的验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则应保证浓度相同，然后相同温度时比较催化剂比表面积，相同催化剂比表面积时比较温度，然后利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析．
解答：解：（1）①由热化学反应方程式可知，反应为焓增，熵增过程，即△H＞0、△S＞0，△G=△H-T△S＜0反应自发进行，所以该反应自发进行；
故答案为：有．
②A．反应前后气体的物质的量发生变化，随反应进行气体的物质的量增加，压强增大，容器中的压强不变，说明反应到达平衡，故A正确；
B．容器的容积不变，随反应进行容器内气体的质量增加，所以随反应进行密度增大，容器中气体的密度不变，说明反应到达平衡，故B正确；
C．根据反应可知，自始至终c（CO）正=c（H2O）正，若c（CO）正=c（H2O）逆，c（H2O）逆=C（H2O）正，说明反应到达平衡，故C正确；
D．根据反应可知，自始至终c（CO）正=c（H2O）不能说明反应达到平衡，故D错误；
故答案为：ABC．
③能使C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）正反应速率增大的因素：A、增加C（s）的量，固体对反应速率无影响，故A不符合；
B、降温减小反应速率，正逆反应速率都减小．故不符合；
C、升温能加快反应速率，正逆反应速率都增大，故C符合；
D、充入HI与反应平衡体系不反应，所以增大体系的压强，速率增大，故D符合；
故答案为：CD．
（2）①由表可知5min内，氢气的物质的量变化量为1.6mol，容器体积为2L，所以H2表示的反应速率v（H2）=
=0.16mol/（L?min）．依据速率之比等于系数之比：v（H2）=V（CO）=0.16mol/（L?min）；
故答案为：0.16mol/（L?min）；
②由实验2可知，体积为2L的恒容容器，平衡时CO2、H2的物质的量分别为1.6mol、0.4mol
对于反应 CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
开始（mol）：2 1 b 0
变化（mol）：0.4 0.4 0.4 0.4
平衡（mol）：1.6 0.6 1.6 0.4
所以算900℃平衡常数k=
==900℃时，CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）化学平衡常数为k1==1.5故答案为：1.5
（3）比表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响；
比表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响；
比表面积相同，则应控制温度相同，验证反应温度对速率的影响；
故需要设计3组；
故答案为：3
点评：考查反应热、反应速率计算、平衡状态判断、等效平衡、平衡常数等，综合性较大，难度中等，注意三段式解题法的运用．
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