Question

（1）将碳与水蒸气在高温下反应制得水煤气。水煤气的主要成分是CO和H₂，两者的体积比约为l：l。已知：C(s)+O₂（g）＝CO(g) △H=－111．0 kJ·mol^-1；

H₂(g)+O₂（g）＝H₂O(g) △H=－242.0 kJ·mol^-1。

写出由C(s)与H₂O(g)反应生成水煤气的热化学方程式：                  。

（2）为减弱温室效应，有一种思路是将CO₂转化成其它可燃物质。工业上已实现CO₂和H₂反应生成甲醇的转化。已知：在一体积恒定为1L的恒温密闭容器中充入l mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g) + 3H₂(g) CH₃OH (g) + H₂O(g)

△H= －50.0 kJ/mol，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如右图所示。请回答：

① 反应进行到10min时放出的热量为          。

② 在前10min内，用H₂浓度的变化表示的反应速率(H₂)=________mol·L^-1·min^-1。

③能判断该反应达到化学平衡状态的依据是            。

A．容器压强不变

B．混合气体中c(CO₂)不变

C． (CH3OH)= (H2O)

D．c(CH3OH)=c(H2O)

E．混合气体的密度不变

F．混合气体的平均相对分子质量不变

④该反应平衡常数的表达式为                 。

⑤反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入1mol CO₂、3mol H₂并达到新的平衡，与原平衡相比，CO₂的物质的量浓度            （填“增大”“不变”或“减小”，下同），H₂的转化率              。

Answer

（1）C(s) +H2O(g)=H2(g)+ CO（g）△H=+131 kJ·mol-1

（2）①37.5KJ②0.225 mol·L-1·min-1

③ABF④⑤增大，增大

【解析】

试题分析：（1）①C(s)+O2（g）＝CO(g) △H=－111．0 kJ·mol-1 ， ②H2(g)+O2（g）＝H2O(g) △H=－242.0 kJ·mol-1，根据盖斯定律，①-②得C(s) +H2O(g)=H2(g)+ CO（g）△H=+131 kJ·mol-1；

（2）①反应进行到10min时，CO2的物质的量变化量为0.75mol，所以放出的热量为50×0.75=37.5KJ；②在前10min内，CO2的物质的量变化量为0.75mol，则氢气的物质的量变化量为2.25mol，浓度变化为2.25 mol·L-1，则用H2浓度的变化表示的反应速率(H2)=2.25/10=0.225 mol·L-1·min-1；③A．该反应是气体体积减小的反应，所以当容器压强不变时，说明反应已经处于平衡状态，A正确；B．混合气体中c(CO2)不变，说明反应已经处于平衡状态，B正确；C．(CH3OH)= (H2O)，无法判断是正反应速率还是逆反应速率，不能说明反应是否处于平衡状态，C错误；D．c(CH3OH)=c(H2O) 的关系与起始加入的量为关，与反应是否处于平衡状态无关，D错误；E．混合气体的总质量一直不变，总体积不变，所以密度一直不变，故不能说明反应是否处于平衡状态，E错误；F．混合气体的总质量一直不变，但总物质的量改变，所以平均相对分子质量不变时，说明反应已经处于平衡状态，F正确；答案选ABF；④该反应平衡常数的表达式为c(CH3OH) c(H2O)/ c(CO2) c(H2)；⑤若往平衡体系中再加入1mol CO2、3mol H2并达到新的平衡，相当于加压，平衡会正向移动，但与原平衡相比，CO2的物质的量浓度依然是增大的，H2的转化率增大。

考点：盖斯定律，平衡移动的影响因素