Question

【題目】傳統(tǒng)的制備合成氨原料氣H2的方法是水煤氣法。已知：

①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=﹢131.3kJ·mol－1

②C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2=﹢90.2kJ·mol－1

③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2（g） △H3

（1）反應(yīng)①△H1＞0，在一定條件下，能自發(fā)進(jìn)行的原因是_______________；△H3=__________kJ·mol－1。

（2）已知800℃時(shí)：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2（g） K=1.0。在此溫度下向一2L的恒溫恒容密閉容器中充入2molH2O(g)和2molCO,2min后達(dá)到平衡，則平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量濃度為_______________；從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)H2O的平均反應(yīng)速率為_______________。

（3）900℃時(shí)，反應(yīng)：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)K__________1.0（填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】 △S＞0 或熵增加 或體系混亂度增加 -41.1 0.5 mol·L－1 0.25 mol·L－1·min－1 （單位寫錯不給分） ＜

【解析】(1)自發(fā)進(jìn)行的依據(jù)是△H-T△S＜0，反應(yīng)①C(s)+H20(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol是吸熱反應(yīng)，△H＞0，△S＞0，所以反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行是高溫下進(jìn)行的反應(yīng)，依據(jù)蓋斯定律，②-①得到③，△H3=(﹢90.2kJ·mol－1)-(﹢131.3kJ·mol－1)=-41.1KJ/mol；

(2)依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式，設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡消耗水的物質(zhì)的量為x
CO(g)+H2O(g)C02(g)+H2(g)
起始量(mol) 22 0 0
變化量(mol) x x xx
平衡量(mol) 2-x2-x x x
K==1，計(jì)算得到x=1，平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量濃度為=0.5mol/L；從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)H2O的平均反應(yīng)速率為=0.25 mol·L－1·min－1 ；

(3)900℃時(shí)，依據(jù)題干反應(yīng)可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)CO(g)+H2O(g)C02(g)+H2(g)的平衡常數(shù)減小，K＜1.0。