Question

20．碳及其化合物有广泛的用途．
（1）甲醇常作燃料，已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃
则1mol 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时反应的△H=$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂+4△H₃）kJ•mol^-1．（用含△H₁、△H₂、△H₃的式子表示）
（2）煤的综合利用煤气化是将水蒸气通过红热的碳可产生水煤气：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol，达到平衡后，能提高水煤气的生成速率的措施是AC．
A．升高温度   B．增加碳的用量   C．缩小体积    D．用CO吸收剂除去CO
（3）将一定量的C （s）和H₂O（g）通过某恒容的密闭容器中发生反应，得到如下数据：

温度/℃	起始浓度mol/L		平衡浓度mol/L
	CO（g）	H2O（g）	H2（g）
900	2.0	0.8	0.4

通过计算，该反应的平衡常数为：0.25．
（4）工业上用水煤气来合成有机燃料，例如：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定条件下}{?}$CH₃OH（g）△H=-91kJ/mol某同学在不同实验条件下模拟化工生产进行实验，H₂浓度随时间变化如图：
①实验I比实验II达到平衡所用的时间长．（填“长”“短”或“相等”）
②实验III比实验I的温度要高，其它条件相同，请在上图画出实验I和实验III中H₂浓度随时间变化的示意图．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，将已知反应（①-②-③×4）×$\frac{1}{2}$得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），据此回答；
（2）能提高水煤气的生成速率的措施可以是升高温度，增加压强，增加物质的浓度等；
（3）计算出各物质的平衡浓度，结合平衡常数的表达式计算；
（4）①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡时间长；
②正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，氨气的转化率减小．

解答 解：（1）根据盖斯定律，将已知反应（①-②-③×4）×$\frac{1}{2}$得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），所以该反应的△H=$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂+4△H₃）kJ•mol^-1，故答案为：$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂+4△H₃）kJ•mol^-1；
（2）A．升高温度可以加快反应速率，故A正确；
 B．碳是固体，增加碳的用量不会引起反应速率的变化，故B错误；
C．缩小体积即增加压强，可以加快反应速率，故C正确；
D．用CO吸收剂除去CO可以减慢反应速率，故D错误，
故选AC；
（3）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L） 2.0     0.8       0       0
转化（mol/L） 0.4     0.4      0.4      0.4
平衡（mol/L） 1.6     0.4     0.4       0.4
K=$\frac{0.4×0.4}{1.6×0.4}$=0.25，故答案为：0.25；
（4）①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡时间长，故答案为：长；
②正反应放热，升高温度反应速率加快，平衡向逆反应方向移动，氢气的平浓度增大，图象为
，故答案为：．

点评 本题考查较为综合，涉及盖斯定律的计算、化学反应速率的影响因素、化学平衡问题，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握化学平衡常数的应用以及平衡移动的影响因素，难度中等．