Question

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叫煤化工。

（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：

C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)   ΔH= +131.3 kJ•mol^-1，

①该反应在常温下            自发进行（填“能”与“不能”）；

②一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是                （填字母，下同）。

a．容器中的压强不变    b．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键

c．c(CO)=c(H₂)         d．密闭容器的容积不再改变

（2）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应

CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组]	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验1中以v (CO₂) 表示的反应速率为                （取小数二位，下同）。

②该反应为           （填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=              。

③若实验3达平衡时与实验2平衡状态中各物质的质量分数分别相等，且t<3min，则a、b应满足的关系是                 （用含a、b的数学式表示）。

Answer

（1）① 不能② b、 d（2）① 0.13mol/(L•min)② 放 0.17③ a=2b 且b>1（或a=2b且 a>2）

【解析】

试题分析：（1）① 从热化学方程式分析，反应为焓增，熵增的过程，根据复合判据分析，该反应在常温下不能自发进行。② a、在容积可变的容器中进行，压强不变，所以压强不变不能说明到平衡；b、可以说明正逆反应速率相等，说明反应到平衡；c、二者浓度相同，但不能说明以后的浓度总相等，不能说明反应到平衡；d、反应为前后气体体积不相等的反应，在相同的压强下，若体积不变，说明反应到平衡。所以能说明反应到平衡的有b和d。（2）①实验1中生成1.6摩尔的氢气，同时生成1.6摩尔的二氧化碳，所以二氧化碳的反应速率=1.6/2/6= 0.13mol/(L•min) 。②对比实验1和2，若为相同的温度，则实验2中氢气平衡时的量应该为0.8摩尔，而在900度下为0.4摩尔，说明升温，平衡逆向移动，则正反应为放热反应。实验2的平衡常数=（0.2×0.2）/（0.8×0.3）= 0.17。③若实验3达平衡时与实验2平衡状态中各物质的质量分数分别相等，则二者为等效平衡，且时间比3分钟少，说明物质的浓度大于实验2，根据等效平衡的要求，对于前后气体体积相同的反应，在相同的容积下，只要起始加入物质的物质的量比例相同即可等效，所以有a=2b 且b>1（或a=2b且 a>2）。

考点：化学反应进行的方向，化学平衡的标志，温度对平衡的影响，等效平衡