Question

【題目】煤是一種重要的化工原料，人們將利用煤制取的水煤氣、焦炭、甲醚等廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。
（1）已知：①C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g) △H=+41.3kJ·mol-1
則碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為。該反應(yīng)在(填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”)下有利于正向自發(fā)進(jìn)行。
（2）有人利用炭還原法處理氮氧化物，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，在T1℃時(shí)，不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下表所示：

時(shí)間(min) 濃度(mol·L－1)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①10～20min內(nèi)，N2的平均反應(yīng)速率v(N2)=。
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是填字母序號(hào))。
A．通入一定量的NO B．加入一定量的活性炭
C．加入合適的催化劑 D．適當(dāng)縮小容器的體積
（3）研究表明：反應(yīng)CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

若反應(yīng)在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H2O的濃度均為0.020mol·L-1 ， 在該條件下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為。

Answer 1

【答案】
（1）C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90KJ·mol-1；高溫
（2）0.009 mol·L-1；AD
（3）75%
【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律：①-②即得到C(s)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋90.0 kJ·mol－1。該反應(yīng)是吸熱的體積增加的可逆反應(yīng)，則根據(jù)ΔG＝ΔH－T·ΔS可知反應(yīng)在高溫下自發(fā)進(jìn)行。
（2）①根據(jù)圖表信息，10～20min內(nèi)氮?dú)獾臐舛茸兓癁?0.25-0.16)mol/L=0.09mol/L，N2的平均反應(yīng)速率v（N2）＝0.09mol/L÷10min=0.009mol/（L·min）或0.00015 mol/（L·S）；②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，各物質(zhì)的濃度同等程度的增大，但平衡不移動(dòng)，由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，所以是改變壓強(qiáng)所致，因此改變的條件可能是A、通入一定量的NO或D、適當(dāng)縮小容器的體積；而B項(xiàng)中活性炭是固體，加入一定量的活性炭，各物質(zhì)的濃度不會(huì)增大，C項(xiàng)中加入合適的催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)速率，各物質(zhì)的濃度不會(huì)增大，答案選AD。
（3）

	CO(g)+	H2O(g)	H2(g)+	CO2(g)
起始（mol/L）	0.020	0.020	0	0
轉(zhuǎn)化（mol/L）	n	n	n	n
平衡（mol/L）	0.020-n	0.020-n	n	n

則（n×n）÷（0.020-n）×（0.020-n）=K=9 ，解得n=0.015，該條件下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為（0.015/0.020）×100%=75%。
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的相關(guān)知識(shí)可以得到問(wèn)題的答案，需要掌握狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．