Question

（2012?閘北區(qū)二模）煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體，液體，固體燃料的過程．水煤氣生產(chǎn)原理為：C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂（g）-131.3kJ
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；  溫度升高，K值

變大

 （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(jìn)行水煤氣生產(chǎn)反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

AB

（填字母）．
A．容器內(nèi)壓強不變            B．容器內(nèi)氣體密度不變
C．υCO）=υH₂O              D．c（CO）=c（H₂）
（3）若反應(yīng)的容器容積為1.0L，反應(yīng)時間為5.0min，容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g/L，在這段時間內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為

0.002mol/L?min

．
（4）研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率，為了分別驗證溫度，催化劑的表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，至少應(yīng)該設(shè)計

3

個實驗．

Answer 1

分析：（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(yīng)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(xué)平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各成分的百分比保持不變；結(jié)合反應(yīng)特征和平衡移動原理分析判斷；
（3）依據(jù)反應(yīng)過程中固體反應(yīng)是氣體質(zhì)量增加的原因，結(jié)合化學(xué)方程式的差量計算得到反應(yīng)氣體物質(zhì)的量，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率計算得到；
（4）根據(jù)實驗?zāi)康尿炞C溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，則應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的因素來分析．

解答：解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積計算，所以K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫，反應(yīng)正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
故答案為：K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；變大；
（2）一定溫度下，在一個容積不變的密閉容器中進(jìn)行水煤氣生產(chǎn)反應(yīng)，C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂（g）-131.3kJ
A、反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化，所以容器內(nèi)壓強不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A正確；
B、容器中 氣體密度等于氣體質(zhì)量除以氣體體積，反應(yīng)中碳是固體，只要反應(yīng)進(jìn)行，氣體質(zhì)量就會發(fā)生改變，所以容器內(nèi)氣體密度不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B正確；
C、υ（CO）=υ（H₂O），依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，所以反應(yīng)過程中和平衡狀態(tài)速率是相同的，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C錯誤；
D、c（CO）=c（H₂），依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，所以反應(yīng)過程中和平衡狀態(tài)速率是相同的，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D錯誤；
故答案為：AB；
（3）由容積為1.0L，反應(yīng)時間5.0min，容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g/L，
則增加的質(zhì)量為1.0L×0.12g/L=0.12g，由反應(yīng)及元素守恒可知，C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂（g），每1mol水蒸氣反應(yīng)氣體質(zhì)量增加12g，
設(shè)參加反應(yīng)的水的物質(zhì)量為x，
C（s）+H₂O （g）?CO（g）+H₂（g）△m
       1mol      1mol    1mol    12g
       x         0.01               0.12g
解得x=0.01mol，
v（CO）=

△c

△t

=

0.01mol 1L

5min

=0.000mol/（L?min）
故答案為：0.002mol/（L?min）；
（4）表面積不同，則應(yīng)控制溫度相同，所有濃度應(yīng)控制相同來驗證催化劑表面積對速率的影響；
表面積相同，溫度不同，則所有濃度應(yīng)控制相同來驗證反應(yīng)溫度對速率的影響；
表面積相同，則應(yīng)控制溫度相同，驗證反應(yīng)溫度對速率的影響；
故需要設(shè)計3組；
故答案為：3．

點評：本題考查反應(yīng)熱、反應(yīng)速率計算、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)計算等，難度中等，注意影響速率的實驗設(shè)計步驟和方法．