工业制氢气的一个重要反应是:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

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  • 解题思路:(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式;

    (2)①依据化学平衡标志分析判断,正逆反应速率相同,个组分含量不变;

    ②反应速率=[△c/△t]计算;

    ③平衡常数K=[生成物平衡浓度幂次方乘积/反应物平衡浓度幂次方乘积];依据反应是放热反应结合平衡常数随温度变化分析判断;

    ④实验Ⅲ中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,反应比相同所以起始量一氧化碳小于水;

    ⑤计算浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向;

    ⑥依据化学平衡特征和平衡移动原理分析随温度升高,先增大后减小,说明增大为反应进行未达到平衡,a点后Y减小说明升温平衡向减小Y的方向进行;

    (1)①C(石墨)+[1/2]O2(g)=CO(g)△H1=-111kJ•mol-1

    ②C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H2=-394kJ•mol-1

    ③H2(g)+[1/2]O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ•mol-1

    依据盖斯定律②-③-①得到:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ•mol-1

    故答案为:-41kJ•mol-1

    (2)①对于反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),

    A.当容器中CO的含量保持不变时,说明该反应达到平衡状态,故A正确

    B.气体质量和体积不变,混合气体的密度始终不改变,不能说明该反应已达化学平衡状态,故B错误;

    C.实验I中,反应达到平衡后,再通入4molCO和2molH2O,反应前后气体体积不变,相当于增大压强,平衡不移动,H2的体积分数不变,故C错误;

    D.若使用催化剂,改变反应速率不改变化学平衡,会改变反应的途径,但反应的焓变不变,故D正确

    故答案为:AD;

    ②实验Ⅰ中,从反应开始到反应达到平衡时,

    CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

    起始量(mol) 4 2 0 0

    变化量(mol) 1.6 1.6 1.6 1.6

    平衡量(mol) 2.4 0.4 1.6 1.6

    CO的平均反应速率v(CO)=

    1.6mol

    2L

    5min=0.16mol•L-1•min-1

    故答案为:0.16mol•L-1•min-1

    ③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

    起始量(mol)21 0 0

    变化量(mol) 0.50.5 0.5 0.5

    平衡量(mol) 1.5 0.50.50.5

    反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数;

    K=[0.5×0.5/1.5×0.5]=0.33;

    若某温度T时,该反应的平衡常数为0.5,反应是放热反应,平衡常数增大,说明是降低温度,T<900°C;

    故答案为:0.33,<;

    ④实验Ⅲ中,一氧化碳和和水蒸气反应比相同,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a,b必须满足的关系是a<b;

    故答案为:a<b;

    ⑤若在900℃时,实验Ⅱ反应达到平衡后,向此容器中再加入1molCO、0.5mol H2O、0.2mol CO2、0.5mol H2,浓度商Q=[0.2×0.5/1×0.5]=0.2<K,

    则此时v(正)>v(逆),平衡正向进行;

    故答案为:>,正反应;

    ⑥CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)反应是放热反应,随温度升高,先增大后减小,说明增大为反应进行未达到平衡,a点后Y减小说明升温平衡向减小Y的方向进行,若仅改变温度,纵坐标y随T变化如图所示,则纵坐标y表示的是

    A.CO2的百分含量,开始随反应增大,达到平衡升温平衡逆向进行二氧化碳减小,故A符合;

    B.反应前后气体质量和物质的量不变,混合气体的平均相对分子质量始终不变,故B不符合;

    C.CO的转化率开始随反应增大,达到平衡升温平衡逆向进行,一氧化碳转化率减小,故C符合;

    D.H2O的物质的量先减小平衡后,随温度升高平衡逆向进行,水的量增大,故D不符合;

    故答案为:AC;

    点评:

    本题考点: 化学平衡的计算;用盖斯定律进行有关反应热的计算.

    考点点评: 本题考查了化学平衡的分析计算,主要是影响平衡因素,平衡常数、转化率概念计算,掌握基础是解题关键,题目难度中等.