Question

【題目】合成氨工業(yè)上常用下列方法制備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=-394kJmol-1

②2C(石墨)+O2(g)═2CO2(g)△H=-222kJmol-1

③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJmol-1

試計(jì)算25℃時(shí)由方法②制備1000gH2所放出的能量為______kJ。

（2）在一定的條件下，將C(s)和H2O(g)分別加入甲、乙兩個(gè)密閉容器，發(fā)生反應(yīng)：C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

①T1______T2(填“＞”、“=”或“＜”)；T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______。

②乙容器中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到1.5min時(shí)，H2O(g)的物質(zhì)的量濃度范圍是______。

③在密閉恒容的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是______。

A．V逆CO2)=2V正H2)

B．混合氣體的密度保持不變

C．c(H2O):c(CO2):c(H2)=2:1:2

D．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

④某同學(xué)為了研究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，測(cè)得逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：

在t1、t3、t5、t7時(shí)反應(yīng)都達(dá)了到平衡狀態(tài)，如果t2、t4、t6、t8時(shí)都只改變了一個(gè)反應(yīng)條件，則t6時(shí)刻改變的條件是________________________，從t1到t8哪個(gè)時(shí)間段H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率最低______。

Answer 1

【答案】（1）20500kJ；（2）①>；12.8；② 大于0.8mol/L，小于1.4mol/L ；③BD；④ 通入H2O；t7-t8

【解析】

試題分析：（1）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的，△H=△H1-△H2-△H3= -394kJmol-1-(-111kJmol-1)- (-242kJmol-1)=-41kJmol-1，所以制備1000g H2所放出的能量為20500kJ，故答案為：20500；

（2）①如果兩者溫度相等，甲相對(duì)乙，甲平衡時(shí)H2(g)平衡量為2.4mol，而是3.2，說明溫度改變平衡正向移動(dòng)，而正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以T1＞T2；

由表中數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為3.2mol，則：

C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)

開始(mol): 2 4 0 0

轉(zhuǎn)化(mol): 1.6 3.2 1.6 3.2

平衡(mol): 0.4 0.8 1.6 3.2

平衡常數(shù)K===12.8，故答案為：＞；12.8；

②3min內(nèi)水蒸氣的濃度變化量=氫氣的濃度變化量的==1.2mol/L，隨反應(yīng)進(jìn)行，物質(zhì)的濃度降低，反應(yīng)速率變小，故前1.5min水的濃度變化量大于后1.5min水的濃度變化量，故反應(yīng)進(jìn)行到1.5min時(shí)，H2O(g)的物質(zhì)的量濃度小于2mol/L-1.2mol/L×=1.4mol/L，大于2mol/L-1.2mol/L=0.8 mol/L，故答案為：0.8 mol/L＜c(H2O)＜1.4mol/L；

③A．V逆(CO2)=V逆(H2)=2V正(H2)，正逆速度不等，故不選；B混合氣體的密度保持不變，說明氣體質(zhì)量不變，正逆速度相等，故選；C．c(H2O):c(CO2):c(H2)=2:1:2，而不是不變，故不選；D．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未平衡時(shí)在變，現(xiàn)在保持不變，說明已達(dá)平衡狀態(tài)，故選；故選BD；

④t1到t6平衡都逆向移動(dòng)，而t6時(shí)平衡正向移動(dòng)，是因?yàn)樵黾臃磻?yīng)物的濃度，而C是固體，所以是增加水蒸氣的量，所以本身的轉(zhuǎn)化率降低，t8時(shí)反應(yīng)速率增大，但平衡不移動(dòng)，故平衡轉(zhuǎn)化率最低t7-t8 (或“t7到t8”)，t4時(shí)刻速率都比原來速率小，平衡逆向，所以是降低溫度，故答案為：通入H2O；t7-t8。