Question

能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。

（1）焦炭可用于制取水煤气。实验测得1.2g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了13.16kJ热量。该反应的热化学方程式为___；该反应在条件下能自发进行___（选“高温”、“低温”或“任意温度”）。

（2）甲醇（CH₃OH）广泛用作燃料电池的燃料，工业上可由CO和H₂来合成，化学方程式为CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)。如图是在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T₁___T₂（填“>”、“<”或“=”）。T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁___（填“>”、“<”或“=”）K₂。

②若容器容积不变，下列措施不能增加CO转化率的是___（填字母）。

a.降低温度

b.将CH₃OH(g)从体系中分离

c.使用合适的催化剂

d.充入He，使体系总压强增大

③生成甲醇的化学反应速率（v）与时间（t）的关系如图所示。则图中t₂时采取的措施可能是___；t₃时采取的措施可能是___。

④若在T₁℃时，往一密闭容器通入等物质的量CO和H₂测得容器内总压强1MPa，40min达平衡时测得容器内总压强为0.6MPa，计算生成甲醇的压强平衡常数K_P=___（MPa）^-2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

Answer

C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g） △H=+131.6kJ·mol-1 高温 < > cd 加压 加入催化剂 66.7

【解析】

(1) 1.2g碳的物质的量为0.1mol，与水蒸气完全反应生成CO、H2，吸收13.16kJ热量，则1molC与水蒸气完全反应生成CO、H2，吸收131.6kJ热量，据此书写热化学方程式；依据△G=△H-T△S＜0分析判断；

(2)①由达到平衡所需要的时间长短知温度的大小关系，根据温度对平衡移动的影响来回答判断；②根据影响化学平衡的因素分析判断；③由图可知，t2时正逆反应速率均增大，且正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动；t3时正、逆反应速率均增大，正反应速率=逆反应速率，平衡不移动，结合化学平衡的因素分析判断；④同温同体积条件下，气体的物质的量之比=压强之比，结合三段式计算。

(1)1.2g碳的物质的量为0.1mol，与水蒸气完全反应生成CO、H2，吸收13.16kJ热量，则1molC与水蒸气完全反应生成CO、H2，吸收131.6kJ热量，反应的热化学方程式为：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.6kJ•mol-1；

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，该反应是气体体积变大的反应，体系混乱度变大，则△S＞0；△G=△H-T△S＜0，反应能自发进行，而△H＞0，△S＞0，说明在高温条件下△G才为负值；

(2)①由达到平衡所需要的时间长短知T1＜T2，当温度由T2→T1，即降温时，CO的转化率增大，说明降低温度时平衡向右移动，故正反应是放热反应；放热反应，温度越低，平衡常数越大，则K1＞K2；

②A． 降低温度，平衡正向移动，CO转化率增大，故错误；

B． 将CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动，CO转化率增大，故错误；

C． 使用合适的催化剂，平衡不移动，CO转化率不变，故正确；

D． 充入He，使体系总压强增大，各组分的浓度不变，平衡不移动，CO转化率不变，故正确；

答案为：cd；

③由图可知，t2时正、逆反应速率均增大，且正反应速率大于逆反应速率，因反应为气体体积减小的放热反应，可知t2时采取的措施可能是增大压强。t3时正、逆反应速率均增大，正反应速率=逆反应速率，平衡不移动，可知t3时采取的措施可能是加入催化剂；

④同温同体积条件下，气体的物质的量之比等于压强之比，设CO和H2的物质的量为1mol，转化的CO为xmol，则

则=，解得：x=0.4，则CO、H2、CH3OH的平衡分压分别为×0.6MPa=0.3MPa、×0.6MPa=0.1 MPa、×0.6MPa=0.2 MPa，则KP==66.7(MPa)-2。