Question

【題目】煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料的過程。水煤氣生產原理為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)-131.3kJ。

(1)該反應的平衡常數(shù)K的表達式__；溫度升高，K值__(填“變大”、“不變”或“變小”)。

(2)一定溫度下，在一個容積不變的密閉容器中進行水煤氣的生產反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的是__。

A．容器內壓強不變 B．容器內氣體密度不變

C．v(CO)=v(H2O) D．c(CO)=c(H2)

(3)如反應的容器容積為1.0L，反應時間為5.0min，容器內氣體密度增大了0.12g/L，在這段時間內CO的平均反應速率為__。

(4)研究表明：在使用等質量催化劑時，增大催化劑的表面積可提高化學反應速率，為了分別驗證溫度，催化劑的表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，至少應該設計__個實驗。

Answer 1

【答案】K= 變大 AB 0.002mol/（L·min） 3

【解析】

(1)依據(jù)平衡常數(shù)概念是用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度的冪次方乘積計算；平衡常數(shù)隨溫度變化；

(2)化學平衡的標志是正逆反應速率相同，各成分的百分比保持不變；結合反應特征和平衡移動原理分析判斷；

(3)依據(jù)反應過程中固體反應是氣體質量增加的原因，結合化學方程式的差量計算得到反應氣體物質的量，根據(jù)化學反應速率計算得到；

(4)根據(jù)實驗目的驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，則應保證濃度相同，然后相同溫度時比較催化劑比表面積，相同催化劑比表面積時比較溫度，然后利用影響化學反應速率及化學平衡的因素來分析。

(1)化學平衡常數(shù)是用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度的冪次方乘積計算，所以或，反應是吸熱反應，升溫，反應正向進行，平衡常數(shù)增大；
(2)一定溫度下，在一個容積不變的密閉容器中進行水煤氣生產反應，C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)-131.3kJ。
A．反應前后氣體體積發(fā)生變化，所以容器內壓強不變，說明各物質的物質的量不變，說明反應達到平衡，A正確；
B．容器中氣體密度等于氣體質量除以氣體體積，反應中碳是固體，只要反應進行，氣體質量就會發(fā)生改變，所以容器內氣體密度不變，說明反應達到平衡，B正確；
C．υ(CO)=υ(H2O)，無法得知其表示的是正反應速率還是逆反應速率，無法說明達到平衡狀態(tài)，C錯誤；
D、根據(jù)化學方程式，生成的CO和H2時刻相等，則所以不管是在反應過程中和在平衡狀態(tài)下，均有c(CO)=c(H2)，不能說明反應達到平衡，D錯誤。
答案選AB。
(3)由容積為1.0L，反應時間5.0min，容器內氣體的密度增大了0.12g/L，則增加的質量為1.0L×0.12g/L=0.12g，由反應及元素守恒可知，C(s)+H2O (g)CO(g)+H2(g)，每生成1mol CO反應氣體質量增加12g，現(xiàn)增加了0.12g，則有0.01molCO生成，；

(4)探究不同的因素對化學反應速率的影響的時候，使用控制變量法。驗證溫度對化學反應速率的影響規(guī)律，則催化劑的表面積等其他因素相同，溫度不同，需要一組對照試驗，共2個實驗；

驗證催化劑的表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，則溫度等其他因素相同，催化劑的表面積不同，需要一組對照試驗，共2個實驗；
但是可以使用同一個對照試驗，可以減少1個實驗，因此最少應該設計2+2-1=3個實驗。