Question

【題目】水煤氣（CO和H2）是合成甲醇的重要原料，它可用水蒸氣通過(guò)熾熱的炭層制得：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g） ΔH=+131.3 kJ·mol-1

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為_________________；升高溫度，K值將________；容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將________。（填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，將體系中的C（s）部分移走，平衡將________（填字母）。

A.向左移 B.向右移 C.不移動(dòng)

（3）下列事實(shí)能說(shuō)明該反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到平衡狀態(tài)的有________（填字母）。

A.單位體積內(nèi)每消耗1 mol CO的同時(shí)生成1 mol H2

B.混合氣體總物質(zhì)的量保持不變

C.生成H2O（g）的速率與消耗CO的速率相等

D.H2O（g）、CO、H2的濃度相等

（4）某溫度下，將4.0 mol H2O（g）和足量的炭充入2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得K=1，則此溫度下H2O（g）的轉(zhuǎn)化率為________。

Answer 1

【答案】K= 增大 減小 C AB 50%

【解析】

（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概念以及溫度對(duì)化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù)的影響分析；

（2）固體的濃度為常數(shù)，平衡不移動(dòng)；

（3）依據(jù)平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變，結(jié)合反應(yīng)特征和平衡移動(dòng)原理分析選項(xiàng)；

（4）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=×100%計(jì)算得到。

（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)為平衡時(shí)生成物濃度冪之積比反應(yīng)物濃度冪之積，反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=；化學(xué)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g） ΔH=+131.3 kJ·mol-1為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大；如果反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化為生成物，則容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是（28＋2）/2＝15，由于升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將減小。

（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，將體系中的C（s）部分移走，濃度不變，平衡不移動(dòng)；

答案選C；

（3）A．單位體積內(nèi)每消耗1mol CO的同時(shí)生成1molH2，說(shuō)明一氧化碳或氫氣正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；

B．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，混合氣體總物質(zhì)的量保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)B正確；

C．生成H2O（g）的速率與消耗CO的速率相等只能說(shuō)明反應(yīng)逆向進(jìn)行，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．H2O（g）、CO、H2的濃度相等和起始量變化量有關(guān)，不能作為平衡標(biāo)志，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；

答案選AB；

（4）設(shè)H2O轉(zhuǎn)化了xmol/L，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算：

C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）

初始濃度（mol/L） 2.0 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） x x x

平衡濃度（mol/L） 2.0-x x x

達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得K=1，即K===1，解得x=1mol/L，所以α（H2O）=×100%=50%。