Question

4．传统的制备合成氨原料气H₂的方法是水煤气法．已知：
①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H1=﹢131.3KJ•mol^-1
②C（s）+2H₂O（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=﹢90.2KJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₃
（1）反应①△H₁＞0，在一定条件下，能自发进行的原因是△S＞0；△H₃=-41.1KJ•mol^-1．
（2）已知800℃时：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）  K=1.0．在此温度下向一2L的恒温恒容密闭容器中充入2molH₂O（g）和2molCO，2min后达到平衡，则平衡时CO₂的物质的量浓度为；从反应开始至达到平衡时H₂O的平均反应速率为0.25mol•L^-1•min^-1．
（3）900℃时，反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常数K＜ 1.0（填“＞”“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）依据反应自发进行的依据是△H-T△S＜0分析判断；热化学方程式可以结合盖斯定律计算得到；
（2）依据化学平衡三段式列式计算．结合反应速率计算得到，依据浓度改变平衡常数不变计算应用；
（3）依据（1）得到的热化学方程式可知反应是放热反应，升温平衡逆向进行．

解答 解：（1）自发进行的依据是△H-T△S＜0，反应①C（s）+H₂0（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol是吸热反应，△H＞0，△S＞0，所以反应自发进行是高温下进行的反应，依据盖斯定律，②-①得到，在相同条件下，CO与H₂O（g）反应的热化学方程式为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.1KJ/mol，故△H₃=-41.1KJ/mol，
故答案为：△S＞0；-41.1；
（2）依据化学平衡三段式列式，设反应达到平衡消耗水的物质的量为x
                      CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2               2               0              0
变化量（mol） x               x                x              x
平衡量（mol） 2-x           2-x               x             x
K=$\frac{\frac{x}{2}×\frac{x}{2}}{\frac{2-x}{2}×\frac{2-x}{2}}$=1
计算得到x=1mol，故n（C0₂）=1mol，c（C0₂）=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L，反应开始至达到平衡时的平均反应速率v（H₂O）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{2min}$=0.25 mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.5mol/L； 0.25 mol•L^-1•min^-1；
（3）900℃时，依据题干反应可知反应是放热反应，升温平衡逆向进行，反应CO（g）+H₂O（g）?C0₂（g）+H₂（g）的平衡常数减小，K＜1.0，
故答案为：＜．

点评 本题考查了反应自发进行的判断依据，化学平衡的计算应用，平衡常数的分析判断，题目难度中等．