Question

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程．
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）△H=+131.3kJ?mol^-1 △S=+133.7kJ?mol^-1?k^-1
该反应能否自发进行与

 

有关．
（2）该反应的平衡常数表达式为K=

 

．
（3）升高温度，其平衡常数

 

（填”增大”“减小”或”不变”）．
（4）达到平衡后，改变某一外界条件（不改变H₂、CO的量），反应速率v与时间t的关系如图．图中t₄时引起平衡移动的条件可能是

 

；图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,焓变和熵变,化学平衡常数的含义

专题：

分析：（1）①根据△G=△H-T△S判断，△G＜0，反应自发进行；
（2）依据化学方程式和平衡常数概念书写；
（3）依据反应是吸热反应，升温平衡向吸热反应方向进行分析；
（4）若不改变H₂、CO的量，由图可知，t₄时瞬间正、逆反应都增大，平衡向逆反应移动，改变条件为压缩体积增大压强；t₆时瞬间正、逆反应都增大，平衡不移动，故应是加入催化剂，t₂时改变改变条件，平衡向正反应移动，在t₃时重新到达平衡，t₄时改变条件，平衡向逆反应移动，t₅时由达平衡，故t₃～t₄平衡状态CO的含量最高．

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，受温度影响，298℃时，△H=+131.3kJ?mol^-1△S=+133.7J?mol^-1?K^-1，△G=△H-T△S=+131.3kJ?mol^-1-（298+273）K×（+133.7×10^-3KJ?mol^-1）?K^-1=54.96KJ/mol＞0，说明反应非自发进行；
故答案为：温度；
（2）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，固体不能写入平衡常数表达式，反应的平衡常数为：K=

[CO]?[H2]

[H2O]

，故答案为：

[CO]?[H2]

[H2O]

；
（3）反应是吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大，故答案为：增大；
（4）若不改变H₂、CO的量，由图可知，t₄时瞬间正、逆反应都增大，平衡向逆反应移动，改变条件为压缩体积增大压强；t₆时瞬间正、逆反应都增大，平衡不移动，故应是加入催化剂，t₂时改变改变条件，平衡向正反应移动，在t₃时重新到达平衡，t₄时改变条件，平衡向逆反应移动，t₅时由达平衡，故t₃～t₄平衡状态CO的含量最高；
故答案为：增大压强；t₃---t₄．

点评：本题考查化学平衡常数与影响因素、影响平衡移动的因素与平衡图象等，比较基础，注意方程式中物质的状态，理解外界条件对反应速率的影响，题目难度中等．