题目内容
某研究小组利用反应CO（g）+2H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol，制备CO2与H2的混合气体，并进一步研究CO2与H2以不同的体积之比混合时在合适条件下的反应情况．请回答下列问题：（1）850℃时，向一体积为10L的恒容密闭容器中通入一定量的CO（g）和H2O（g），CO（g）和H2O（g）的浓度随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是______（填序号）．
A．达到平衡时，氢气的物质的量是0.12mol
B．达到平衡时，反应体系最终会放出49.44kJ热量
C．从第4min开始，混合气体的平均相对分子质量才不再变化
D．第6min时，若升高温度，该反应的化学平衡常数会减小
（2）850℃时，若向容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO、3.0mol H2O（g）、1.0mol CO2和x mol H2，要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是______．
（3）850℃时，若向容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO和2.0mol H2O（g），达 到平衡时，CO的转化率是______（小数点后保留1位有效数字）．
B．850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol；
C．随反应进行，混合气体总质量不变，总物质的量减小，平均相对分子质量增大，平衡时混合气体的平均相对分子质量不变化；
D．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动；
（2）计算850℃时该反应的平衡常数，用x表示出浓度商Qc，平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数；
（3）令平衡时参加反应的CO为ymol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，根据平衡常数列方程计算y的值，再利用转化率定义计算．
解答：解：（1）A．由图可知，平衡时△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故△c（H2）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H2）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A错误；
B．生成1.2mol氢气，通常条件下放出的热量为41.2kJ×
=49.44kJ，850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol，故B错误；C．由图可知4min时到达平衡，随反应进行，混合气体总质量不变，总物质的量减小，平均相对分子质量增大，平衡时混合气体的平均相对分子质量不变化，故C正确；
D．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数减小，故D正确；
故选CD．
（2）由图可知，平衡时CO的浓度为0.08mol/L，则：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
开始（mol/L）：0.2 0.3 0 0
变化（mol/L）：0.12 0.12 0.12 0.12
变化（mol/L）：0.08 0.18 0.12 0.12
故平衡常数k=
=1，平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数，即
＜1，解得x＜3，故答案为：x＜3；
（3）令平衡时参加反应的CO为ymol，则：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
开始（mol）：1 2 0 0
变化（mol）：y y y y
变化（mol）：1-y 2-y y y
反应前后气体体积不变，故
=1，解得y=
mol，故CO的转化率为
×100%=66.7%，故答案为：66.7%．
点评：本题考查化学平衡图象及有关计算、平衡常数计算与应用、热化学方程式等，难度中等，（1）B选项为易错点，容易忽略热化学方程式的所处条件．
核心素养学练评系列答案
某研究小组利用反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+2H2（g）△H=-41.2kJ/mol，制备CO2与H2的混合气体，并进一步研究CO2与H2以不同的体积之比混合时在合适条件下的反应情况．请回答下列问题：在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应：
CO2(g) + H2(g) 
CO(g) + H2O(g)，其平衡常数Ｋ和温度t的关系如下：
| t℃ | 700 | 800 | 850 | 1000 | 1200 |
| K | 2.6 | 1.7 | 1.0 | 0.9 | 0.6 |
(2) 能判断该反应是否已经达到化学平衡状态的是：
Ａ．容器中压强不变 Ｂ．混合气体中CO浓度不变
Ｃ．v(H2)正= v(H2O)逆 D．c(CO2) = c(CO)
（3）某研究小组利用反应：CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g) △H=－41.2kJ/mol，制备CO2与H2的混合气体。用碱液吸收一定量CO2的方法来提高混合气中H2与CO2的体积比。若以1L1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算为标准状况下体积）CO2，则吸收后溶液中各离子浓度从大到小的顺序是 。（4）如将H2与CO2以4:1的体积比混合，在适当的条件下可制得CH4。已知：
CH4 (g) + 2O2(g)
CO2(g)+ 2H2O（1） ΔH1＝－890.3 kJ/mol H2(g) + 1/2O2(g)
H2O（1） ΔH2＝－285.8 kJ/mol 则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是 。
（5）熔融盐燃料电池如下图：
该图是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正极的电极反应是_______ 。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是_________。实验过程中，若通入了标准状况下空气448L（假设空气中O2体积分数为20%），则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4____________L。
H2(g)+CO2(g)
△H＝－41.2kJ/mol ，制备CO2与H2 的混合气体，并进一步研究CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用。
在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应：
CO2(g) + H2(g) 
CO(g) + H2O(g)，其平衡常数Ｋ和温度t的关系如下：
|
t℃ |
700 |
800 |
850 |
1000 |
1200 |
|
K |
2.6 |
1.7 |
1.0 |
0.9 |
0.6 |
(1) K的表达式为： ；该反应的正反应为 反应（“吸热”或“放热”）
(2) 能判断该反应是否已经达到化学平衡状态的是：
Ａ．容器中压强不变 Ｂ．混合气体中CO浓度不变
Ｃ．v(H2)正= v(H2O)逆 D．c(CO2) = c(CO)
（3）某研究小组利用反应：CO(g)+H2O(g) 
H2(g)+CO2(g) △H=－41.2kJ/mol，制备CO2与H2的混合气体。用碱液吸收一定量CO2的方法来提高混合气中H2与CO2的体积比。若以1L1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算为标准状况下体积）CO2，则吸收后溶液中各离子浓度从大到小的顺序是 。
（4）如将H2与CO2以4:1的体积比混合，在适当的条件下可制得CH4。已知：
CH4 (g) + 2O2(g) 
CO2(g)+ 2H2O（1） ΔH1＝－890.3 kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(g) H2O（1） ΔH2＝－285.8 kJ/mol
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是 。
（5）熔融盐燃料电池如下图：
该图是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正极的电极反应是_______ 。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是_________。实验过程中，若通入了标准状况下空气448L（假设空气中O2体积分数为20%），则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4____________L。
H2(g)+CO2(g) △H=－41.2kJ/mol ，制备CO2与H2 的混合气体，并进一步研究CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用。
CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ/mol 
H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ/mol