Question

（1）氫能作為一種新型能源具有燃燒熱值高、資源豐富、燃燒產(chǎn)物無污染等優(yōu)點．已知燃燒4g H₂生成液態(tài)水時放熱為571.6kJ，試寫出表示H₂燃燒熱的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）目前工業(yè)上通常用生產(chǎn)水煤氣的方法獲得，反應(yīng)的化學(xué)方程為：
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H＜0．若在某一容積為4L的密閉容器內(nèi)，加入2.0mol的CO和3.0mol的H₂O（g），在催化劑存在的條件下于850℃高溫加熱，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)中CO₂的濃度隨時間變化情況如下圖所示：①根據(jù)上圖數(shù)據(jù)，請計算出在850℃時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K（850℃）=

 

．
②平衡時CO的轉(zhuǎn)化率是

 

．
（3）若該反應(yīng)的在750℃時達到化學(xué)平衡狀態(tài)，則此時的平衡常數(shù)K（750℃）

 

K（850℃）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）850℃時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0mol CO、3.0mol H₂O（g）、1.0mol的CO₂和x mol H₂，則：
①當(dāng)x=5.0時，上述反應(yīng)向

 

（填“正方應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向進行．
②若要使上述反應(yīng)開始向正反應(yīng)方向進行，則x應(yīng)滿足的條件是

 

．
③在850℃時，若設(shè)x=5.0和x=6.0，其他物質(zhì)的投料不變，當(dāng)上述反應(yīng)達到平衡后，測得H₂的體積分數(shù)分別為a%和b%，則a

 

b（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）4g H₂的物質(zhì)的量是2mol，4g H₂燃燒生成液態(tài)水時放熱為571.6kJ，則1mol燃燒生成液態(tài)水時放熱為285.8kJ；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值進行解答；平衡時CO的轉(zhuǎn)化率等于轉(zhuǎn)化量與起始量之比；
（3）正反應(yīng)放熱，故升溫平衡左移，平衡常數(shù)減�。�
（4）①反應(yīng)混合物各物質(zhì)的量系數(shù)相同都為1，利用物質(zhì)的量代替濃度，計算濃度商Qc，根據(jù)濃度商Qc與平衡常數(shù)k的關(guān)系判斷．Qc＞k平衡向逆反應(yīng)進行，Qc=k反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，Qc＜k平衡向正反應(yīng)進行；
②用x表示出濃度商Q_c，平衡向正反應(yīng)移動，應(yīng)滿足濃度商Qc＜k，據(jù)此計算判斷；
③增大一種生產(chǎn)物（氫氣）的體積分數(shù)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡移動的結(jié)果是降低這種增大的幅度，故平衡后氫氣的體積分數(shù)還是大于原來的．

解答： 解：（1）4g H₂的物質(zhì)的量是2mol，4g H₂燃燒生成液態(tài)水時放熱為571.6kJ，則1mol燃燒生成液態(tài)水時放熱為285.8kJ，則氫氣的燃燒熱化學(xué)方程式為H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.6 kJ?mol^-1，故答案為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.6 kJ?mol^-1；
（2）①利用三段式法計算，
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度/mol?L^-1 ：

2

4

      

3

4

       0       0
轉(zhuǎn)化濃度/mol?L^-1 ：0.3     0.3    0.3      0.3
平衡濃度/mol?L^-1 ：0.2     0.45    0.3     0.3
因平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，所以K（850℃）=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

0.3×0.3

0.2×0.45

=1，
故答案為：1；   
②平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=

0.3

0.5

×100%=60%，故答案為：60%；
（3）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H＜0，正反應(yīng)放熱，故升溫平衡左移，平衡常數(shù)減小，K（750℃）大于K（850℃），故答案為：大于；
（4）①此時的濃度商Q_c=

1×5

1×3

=1.67，大于平衡常數(shù)1，故平衡向逆反應(yīng)方向移動，故答案為：逆反應(yīng)；
②平衡向正反應(yīng)方向移動，濃度商小于平衡常數(shù)，即

1×x

1×3

＜1，解得x＜3，故答案為：x＜3；
③加入6mol氫氣所到達的平衡，可以等效為在加入5mol氫氣到達平衡后再加入1mol氫氣，增大一種生產(chǎn)物（氫氣）的體積分數(shù)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡移動的結(jié)果是降低這種增大的幅度，但平衡后氫氣的體積分數(shù)還是大于原來的，故得H₂的體積分數(shù)分別為a%＜b%，故答案為：小于．

點評：本題考查轉(zhuǎn)化率、化學(xué)平衡有關(guān)計算、化學(xué)平衡移動與影響因素等，注意平衡常數(shù)的應(yīng)用、平衡移動的本質(zhì)是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．