Question

煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

(1)已知在25 ℃、101 kPa时,C(s)、H₂(g)和CO(g)燃烧的热化学方程式分别为:

C(s)+O₂(g)CO₂(g)　ΔH₁=-393.5 kJ/mol;

H₂(g)+O₂(g)H₂O(g)　ΔH₂=-241.8 kJ/mol;

CO(g)+O₂(g)CO₂(g)　ΔH₃=-283.0 kJ/mol;

①则C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)　ΔH=　　　　,该反应平衡常数的表达式为K=　　　　　　　　　　;升高温度,则K值　　　　(填“变大”、“变小”或“不变”)。 

②如果①反应在容积不变的密闭容器中进行,当反应达到平衡时　　　　(填编号)。 

a.v_正(CO)∶v_逆(H₂)=1∶1

b.碳的质量保持不变

c.v_正(CO)=v_逆(H₂O)

d.容器中的压强不变

③在容积不变的密闭容器中进行①反应,可以使c(CO)增大的是　　　　。 

a.升高温度

b.充入He(g),使体系压强增大

c.将H₂(g)从体系中分离出来

d.加入催化剂

(2)将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g),得到如下2组数据:

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所 需时间/min
H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3

①实验1中以v(CO₂)表示的反应速率为　                      。 

②向实验2的平衡混合物中再加入0.4 mol H₂O(g)和0.4 mol CO₂,达到新平衡时CO的转化率　　　　(填“变大”、“变小”或“不变”)。

Answer

(1)①+131.3 kJ/mol 变大

②abcd ③ac

(2)①0.16 mol/(L·min) ②变小

【解析】(1)①根据盖斯定律,可得ΔH=+131.3 kJ/mol,为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数变大;②a项,生成CO的速率等于生成H2的速率又等于消耗H2的速率,正确;b项,碳的质量保持不变,则气体的量不变,正确;c项,CO的生成速率等于H2O的消耗速率又等于H2O的生成速率,正确;d项,该反应气体计量数之和前后不同,则压强不变,能说明反应达到平衡,正确;③升高温度,平衡正向移动,c(CO)增大,a正确;充入He(g),压强增大,但平衡不移动,c(CO)不变,b错误;将H2(g)从体系中分离出来,平衡正向移动,c(CO)增大,c正确;催化剂不改变平衡状态,d错误。

(2)①可以先求出v(CO)=mol/(L·min)=0.16 mol/(L·min),根据反应速率之比等于计量数之比,

则v(CO2)=0.16 mol/(L·min);

②根据三段式计算,求得平衡状态各物质的物质的量,

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始量mol:2100

转化量mol:0.40.40.40.4

平衡量mol:1.60.60.40.4

容器体积为2 L,则K===,再加入0.4 mol H2O(g)和0.4 mol CO2,Qc===＞,根据化学平衡常数只与温度有关,即K不变,则平衡逆向移动,故CO转化率变小。