题目

题型：不详难度：来源：

煤的气化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径之一。
(1)在25⁰C 101kPa时，H₂与O₂化合生成1mol H₂O(g)放出241.8kJ的热量，其热化学方程式为
___________
又知: ①C(s)＋O₂(g)═CO₂(g) △H＝－393.5kJ/mol
②CO(g)＋O₂(g)═CO₂(g) △H＝－283.0kJ/mol
焦炭与水蒸气反应是将固体煤变为气体燃料的方法，C(s)＋H₂O(g)═CO(g)＋H₂(g) △H=____kJ/mol
(2) CO可以与H₂O(g)进一步发生反应: CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H＜0在恒容密闭容器中，起始时n(H₂O)=0.20mol，n(CO)＝0.10 mol,在800⁰C时达到平衡状态，K＝1.0，则平衡时，容器中CO的转化率是_____________(计算结果保留一位小数)。
(3) 工业上从煤气化后的混合物中分离出H₂，进行氨的合成，已知反应反应N₂(g)＋3H₂(g2NH₃(g)（△H＜0）在等容条件下进行，改变其他反应条件，在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：

①N₂的平均反应速率v₁(N₂)、v_II(N₂)、v_III(N₂)从大到小排列次序为________；
②由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向 是________，采取的措施是________。
③比较第II阶段反应温度(T₂)和第III阶段反应速度（T₃)的高低：T₂________T₃填“〉、=、<”判断的理由是________________。

答案

（14分）（1）H₂(g)+O₂(g)═lH₂O(g) △H＝－241.8kJ/mol （2分）；＋131.3kJ （1分）
（2）66.7% （2分） （3）①v₁(N₂)＞v_II(N₂)＞v_III(N₂)（3分）
②向正反应方向 从反应体系中移出产物NH₃（3分）
③＞ 此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动 （3分）

解析

试题分析：（1）在25℃、101kPa时，H₂与O₂化合生成1molH₂O(g)放出241.8kJ的热量，所以其热化学方程式为H₂(g)+O₂(g)═lH₂O(g) △H＝－241.8kJ/mol。
已知①C(s)＋O₂(g)═CO₂(g) △H＝－393.5kJ/mol
②CO(g)＋O₂(g)═CO₂(g) △H＝－283.0kJ/mol
③H₂(g)+O₂(g)═lH₂O(g) △H＝－241.8kJ/mol
所以根据盖斯定律，①－③－②即得到C(s)＋H₂O(g)═CO(g)＋H₂(g)，则反应热△H＝－393.5kJ/mol＋241.8kJ/mol＋283.0kJ/mol＝＋131.3kJ/mol。
（2）            CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)
起始量（mol）     0.1     0.2         0      0
转化量（mol）      x       x          x       x
平衡量（mol）   0.1－x  0.2－x        x       x
由于反应前后气体的体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数
即＝1.0
解得x＝
所以平衡时，容器中CO的转化率是×100%＝66.7%
（3）①根据图像可知，虚线表示氮气的浓度变化，则v₁(N₂)＝（2mol/L－1mol/L）÷20min＝0.05mol/（L•min），v_II(N₂)＝（1mol/L－0.62mol/L）÷15min＝0.0253mol/（L•min），v_III(N₂)＝（0.62mol/L－0.5mol/L）÷10min＝0.012mol/（L•min），故N₂的平均反应速率v₁(N₂)＞v_II(N₂)＞v_III(N₂).
②根据图像可知，第Ⅱ阶段氨气是从0开始的，瞬间反应物氮气和氢气浓度不变，因此可以确定第一次平衡后从体系中移出了氨气，即减少生成物浓度，平衡正向移动。
③第Ⅲ阶段的开始与第Ⅱ阶段的平衡各物质的量均相等，根据氨气和氢气的量减少，氨气的量增加可判断平衡是正向移动的。根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的，另外题目所给条件容器的体积不变，则改变压强也不可能，因此一定为温度的影响。此反应正向为放热反应，可以推测为降低温度，因此达到平衡后温度一定比第Ⅱ阶段平衡时的温度低，即T₂＞T₃。