Question

9．一氧化碳、氢气都是重要的化工原料，又可作为燃料．生产水煤气（主要成分为CO和H₂）过程中发生的主要反应如下：①C（g）+CO₂（g）?2CO（g）△H₁
②CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H₂
③C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₃
回答下列问题：

化学键	C≡O	H-O	H-H	C═O
E/（kJ．mol-1）	a	b	c	d

则△H₂=（a+2b-c-2d）kJ•mol^-1kJ．mol^-1（用含a，b，c，d字母的代数式表示）．
（2）反应③的化学平衡常数K的表达式为K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；上述反应中△H₁、△H₂、△H₃之间的关系为△H₃=△H₁+△H₂．
（3）不同温度下反应②的平衡常数如下表所示，则△H₂＜0（填“＜”或“＞”）

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

500℃时，若起始时密闭容器中充有物质的量浓度均为0.02mol•L^-1的CO和H₂O．则反应②达到化学平衡时CO的转化率为75%．
（4）对于反应2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0，当温度为T₁、T₂时，平衡体系中的体积分数随压强变化的曲线如图所示，则T₁＜T₂（填“＜”或“＞”）；压强增大，平衡向正（填“正”或“逆”）反应方向移动，B、C两点的平衡常数B＞C（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，据此计算出△H₂；
（2）根据反应③及平衡常数的概念写出该化学平衡常数K；应用盖斯定律找出△H₁、△H₂、△H₃之间的关系；
（3）①由表可知，温度越高，平衡常数越小，反应进行程度越小，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热方向移动；
②到达平衡时转化率最大，令平衡时CO的浓度变化量为cmol/L，根据三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，再利用平衡常数列方程，求出c，再利用转化率定义计算；
（4）相同压强时，温度越高，平衡向逆反应方向移动，则四氧化二氮的物质的量减小，据此判断温度高低；
相同温度时，增大压强平衡向正反应方向移动，四氧化二氮的体积分数减小；
温度越高，平衡向逆反应方向移动，则化学平衡常数越小．

解答 解：（1）热化学方程式②CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）的△H₂=反应物总键能-生成物总键能=（a+2b-c-2d）kJ•mol^-1，
故答案为：（a+2b-c-2d）kJ•mol^-1；
（2）③C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）的平衡常数表达式为：K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；
根据盖斯定律由①+②可得方程式：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），所以△H₃=△H₁+△H₂，
故答案为：K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；△H₃=△H₁+△H₂；
（3）①由表可知，温度越高，平衡常数越小，反应进行程度越小，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热方向移动，该正反应为放热反应，则△H₂＜0，
故答案为：＜；
②设CO的浓度变化量为c，三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol/L）：0.02      0.020     0              0
转化（mol/L）：c          c        c              c
平衡（mol/L）：0.02-c   0.02-c    c              c
500℃时，反应平衡常数有K=$\frac{c×c}{（0.02-c）×（0.02-c）}$=9，解得：c=0.015，
CO的最大所以转化率为：$\frac{0.015mol/L}{0.02mo/L}$=75%，
故答案为：75%；
（4）该反应为放热反应，相同压强时，温度越高，平衡向逆反应方向移动，则四氧化二氮的物质的量减小，所以T₁＜T₂；
该反应为气态体积减小的反应，相同温度时，增大压强平衡向正反应方向移动，四氧化二氮的体积分数减小；
温度影响平衡常数，该反应为放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，则生成物浓度越小、反应物浓度越大，所以化学平衡常数减小，T₁＜T₂，所以B的平衡常数大于C点，
故答案为：＜；正；＞．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度较大，涉及化学平衡及其影响因素、盖斯定律在热化学方程式中的应用、化学平衡的计算等知识，注意掌握盖斯定律的含义及应用方法，明确三段式在化学平衡计算中的应用方法．