Question

合成氨工业上常用下列方法制备H₂：

方法①：C（s）+2H₂O（g）CO₂（g）+2H₂（g）

方法②：CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）

（1）已知①C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ•mol^-1

②2C（石墨）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-222kJ•mol^-1

③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-484kJ•mol^-1

试计算25℃时由方法②制备1000gH₂所放出的能量为______kJ。

（2）在一定的条件下，将C（s）和H₂O（g）分别加入甲、乙两个密闭容器，发生反应：C（s）+2H₂O（g）CO₂（g）+2H₂（g）其相关数据如下表所示：

①T₁______T₂（填“＞”、“=”或“＜”）；T₁℃时，该反应的平衡常数K=______。

②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H₂O（g）的物质的量浓度范围是______。

③在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是______。

A．V逆（CO₂）=2V正（H₂）

B．混合气体的密度保持不变

C．c（H₂O）：c（CO₂）：c（H₂）=2：1：2

D．混合气体的平均摩尔质量保持不变

④某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响，测得逆反应速率与时间的关系如图所示：

在t₁、t₃、t₅、t₇时反应都达了到平衡状态，如果t₂、t₄、t₆、t₈时都只改变了一个反应条件，则t₆时刻改变的条件是________________________，从t₁到t₈哪个时间段H₂O（g）的平衡转化率最低______。

Answer

（1）20500kJ（2）①>12.8②大于0.8mol/L，小于1.4mol/L③BD ④ 通入H2O t7-t8

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）的，△H=△H1-△H2-△H3=-394kJ•mol-1-（-111kJ•mol-1）-（-242kJ•mol-1）=-41kJ•mol-1，所以制备1000g H2所放出的能量为41÷2×1000= 20500kJ。

（2）①如果两者温度相等，甲相对乙，甲平衡时H2（g）平衡量为2.4mol，实际上是3.2，说明温度改变，平衡正向移动，而正反应为吸热反应，所以T1＞T2；

由表中数据可知，平衡时氢气的物质的量为3.2mol，则：

C（s）+2H20（g）C02（g）+2H2（g）

开始（mol）：2 4 0 0

转化（mol）：1.6 3.2 1.6 3.2

平衡（mol）：0.4 0.8 1.6 3.2

平衡常数K=（1.6×3.22）÷0.82=12.8。

②3min内水蒸气的浓度变化量=氢气的浓度变化量的=1.2mol÷1L=1.2mol/L，随着反应的进行，物质的浓度降低，反应速率变小，所以前1.5min水的浓度变化量大于后1.5min水的浓度变化量，反应进行到1.5min时，H2O（g）的物质的量浓度小于2mol/L-1.2mol/L×1/2=1.4mol/L，平衡时，水蒸气的浓度为0.8mol/L，所以H2O（g）的物质的量浓度范围是大于0.8mol/L，小于1.4mol/L。

③A．当V逆（CO2）=2V正（H2）正逆反应速率之比不等于化学计量数之比，即正逆速度不等，不选；B.在恒容密闭容器中，随着反应的进行，气体的质量逐渐增大，p=m÷V，密度在增大，当混合气体的密度保持不变时，说明正逆速度相等，选；C．各气体物质之间的浓度关系与起始加入量和转化量有关，与反应是否达到平衡无关，故不选；D.混合气体的平均相对分子质量未平衡时在变，现在保持不变，说明已达平衡状态，选；答案选BD。

④t1到t6平衡都逆向移动，而t6时平衡正向移动，是因为增加反应物的浓度，而C是固体，所以是通入水蒸气，通入水蒸气相当于增大压强，平衡逆向移动，水蒸气的转化率降低，t8时反应速率增大，但平衡不移动，所以平衡转化率最低t7-t8 。

【考点定位】考查盖斯定律的应用，化学平衡常数的计算，化学平衡状态的判断，影响平衡的因素等知识

【名师点睛】本题考查考查盖斯定律的应用，化学平衡常数的计算，化学平衡状态的判断，影响平衡的因素等知识。属于拼合型题目，对学生的心理有较高的要求，掌握基础是关键，难度中等。（1）应用盖斯定律解题；（2）①运用平衡移动的原理来分析温度的高低；利用三段式计算平衡时各组分的物质的量，再根据平衡常数k计算；②随反应进行，物质的浓度降低，反应速率较短，前1.5min水的浓度变化量大于后1.5min水的浓度变化量，据此解答；③根据已知条件判断正逆反应速率是否相等；④该反应是一个反应前后气体体积增大的且是正反应是吸热的化学反应，t2时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t2时反应速率，平衡向逆反应方向移动，t8时反应速率增大，但平衡不移动，根据外界条件对化学反应速率的影响来分析解答。