Question

5．煤的气化过程中发生反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），若在恒温压容器中充入1mol CO和3mol 水蒸气发生上述反应，达到平衡时测得反应物
与生成物的物质的量之比为5：3，且吸收热量180kJ，请回答下列问题：
（1）该反应的热化学方程式可写为CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△=+240kJ/mol．
（2）两种反应物的转化率之和为1．
（3）该条件下此反应的平衡常数为1．
（4）若要在相同的温度下和相同的容器中，按下列物料配比充入，建立平衡后CO的体积百分含量与题干平衡相同，下列选项中可行的是ABC．

物质 选项	n（CO）	n（H2O）	n（CO2）	n（H2）
A	0mol	4mol	2mol	2mol
B	0.5mol	2.5mol	0.5mol	0.5mol
C	1mol	4mol	0.5mol	0.5mol
D	0mol	0mol	1mol	3mol

（5）若要在相同的温度下和相同的容器中，充入下列物料建立平衡，平衡后CO₂的体积分数与题干平衡的CO₂的体积分数相同，但CO的体积分数与题干平衡中CO的体积分数不同的是BC．

物质 选项	n（CO）	n（H2O）	n（CO2）	n（H2）
A	0mol	0mol	1mol	3mol
B	2.5mol	0.5mol	0.5mol	0.5mol
C	3mol	1mol	0mol	0mol
D	0mol	0mol	3mol	1mol

Answer 1

分析 在恒温压容器中充入1mol CO和3mol 水蒸气发生上述反应，达到平衡时测得反应物与生成物的物质的量之比为5：3，设转化的CO为xmol，则
     CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始   1          3                0             0
转化 x            x                x             x
平衡 1-x        3-x              x              x
（1-x+3-x）：2x=5：3，解得x=0.75mol
（1）0.75molCO反应吸收热量180kJ，则1molCO反应吸热为$\frac{180}{0.75}$=240kJ，结合物质的状态、焓变书写热化学方程式；
（2）转化率=$\frac{转化量}{开始的量}$×100%；
（3）K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（4）相同的温度下和相同的容器中，如建立平衡后CO的体积百分含量与题干平衡相同，则极限转化为反应物时，n（CO）：n（H₂O）=1：3；
（5）相同的温度下和相同的容器中，如平衡后CO₂的体积分数与题干平衡的CO₂的体积分数相同，但CO的体积分数与题干平衡中CO的体积分数不同的，则极限转化为反应物时或生成物时总物质的量为4mol，但n（CO）＞n（H₂O）可符合CO的体积分数不同，以此来解答．

解答 解：在恒温压容器中充入1mol CO和3mol 水蒸气发生上述反应，达到平衡时测得反应物与生成物的物质的量之比为5：3，设转化的CO为xmol，则
     CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始   1          3                0             0
转化 x            x                x             x
平衡 1-x        3-x              x              x
（1-x+3-x）：2x=5：3，解得x=0.75mol
（1）0.75molCO反应吸收热量180kJ，则1molCO反应吸热为$\frac{180}{0.75}$=240kJ，由物质的状态、焓变为正可知热化学方程式为CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△=+240 kJ/mol，故答案为：CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△=+240 kJ/mol；
（2）两种反应物的转化率之和为$\frac{0.75}{1}$×100%+$\frac{0.75}{3}$×100%=1，故答案为：1；   
（3）该条件下此反应的平衡常数K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×2.25}$=1，故答案为：1；
（4）相同的温度下和相同的容器中，如建立平衡后CO的体积百分含量与题干平衡相同，则极限转化为反应物时，n（CO）：n（H₂O）=1：3，只有A、B、C中生成物极限转化为反应物时n（CO）：n（H₂O）=1：3，且总物质的量为4mol符合，而D中生成物不能极限转化为反应物，
故答案为：ABC；
（5）相同的温度下和相同的容器中，如平衡后CO₂的体积分数与题干平衡的CO₂的体积分数相同，但CO的体积分数与题干平衡中CO的体积分数不同的，则极限转化为反应物时或生成物时总物质的量为4mol，但n（CO）＞n（H₂O）可符合CO的体积分数不同，只有BC中生成物极限转化为反应物时n（CO）＞n（H₂O），且总物质的量为4mol符合，而A、D中生成物不能极限转化为反应物，
故选BC．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、转化率与K的计算、等效平衡为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意等效平衡及极限转化法为解答的难点，题目难度不大．