Question

水煤气（主要成分：CO、H₂）是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得：C （s）+H₂O（g） CO （g）+H₂ （g）；△H=+131.3kJ?mol^-1
（1）某温度下，四个容器中均进行着上述反应，各容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示．请填写表中相应的空格．

容器编号	c（H2O）/mol?L-1	c（CO）/mol?L-1	c（H2）/mol?L-1	V正、V逆比较
I	0.06	0.60	0.10	V正=V逆
II	0.06	0.50	0.40	？
III	0.12	0.40	0.80	V正＜V逆
IV	0.12	0.30	？	V正=V逆

（2）另有一个容积可变的密闭容器．恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸气 （H₂¹⁶O），发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25 倍．平衡时水蒸气的转化率为______；向该容器中补充 a mol 炭，水蒸气的转化率将______（填“增大”、“减小”、“不变”），再补充 a mol 水蒸气 （H₂¹⁸O），最终容器中C¹⁶O和C¹⁸O 的物质的量之比为______．
（3）己知：C （s）+1/2O₂（g）=CO （g）；△H=-110.5kJ?mo1^-1CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂ （g）；△H=-283.0kJ?mo1^-1
H₂ （g）+1/2O₂（g）=H₂O （g）；△H=-241.8kJ?mo1^-1那么，将2.4g 炭完全转化为水煤气，然后再燃烧，整个过程△H=______kJ?mo1^-1．

Answer 1

【答案】分析：（1）由反应Ⅰ达到平衡状态，可求出反应的平衡常数，根据平衡常数计算并判断反应的进行方向；
（2）根据反应方程式利用三段式法计算，转化的水蒸汽为x，根据体积之比等于物质的量之比计算；
（3）根据2.4gC与水反应生成的CO和H₂的物质的量，利用热化学方程式计算．
解答：解：（1）由反应Ⅰ达到平衡状态可知，反应的平衡常数K==1，
反应Ⅱ中Qc==3.33＞1，则反应向逆反应方向移动，即V_正＜V_逆，
反应Ⅳ中V_正=V_逆，说明反应达平衡状态，则有，c（H₂）=0.4mol/L，
故答案为：

				V正＜V逆
			0.40

（2）根据反应方程式利用三段式法计算，转化的水蒸汽为x，根据体积之比等于物质的量之比计算，
      C （s）+H₂¹⁶O（g） C¹⁶O （g）+H₂ （g）
起始：1mol               0       0
转化：x                 x       x
平衡：1-x                x       x       
  则有：，x=0.25mol，所以转化率为=25%，
增加固体的对反应速率和化学平衡都没有影响，水蒸气的转化率不变，
恒温恒压下，再补充 a mol 水蒸气 （H₂¹⁸O），平衡状态不变，为等效平衡，水的转化率相等，则有生成的C¹⁸O 的物质的量为a×25%=0.25a，
所以达平衡时C¹⁶O和C¹⁸O 的物质的量之比为0.25：0.25a=1：a，
故答案为：25%；不变；1：a；  
（3）n（C）==0.2mol，与水反应生成0.2molCO和0.2molH₂，反应吸收的热量为0.2mol×131.3KJ/mol=26.26KJ，
0.2molCO完全燃烧放出的热量为0.2mol×283KJ/mol=56.6KJ，
0.2molH₂完全燃烧放出的热量为0.2mol×241.8KJ/mol=48.36KJ，
所以将2.4g 炭完全转化为水煤气，然后再燃烧，整个过程放出的热量为56.6KJ+48.36KJ-26.26KJ=78.7KJ，
整个过程△H=-78.7kJ?mo1^-1，故答案为：-78.7．
点评：本题考查化学平衡的有关计算，本题难度不大，做题时注意平衡常数的计算和应用．