Question

【題目】以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業叫煤化工。

(1)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產生水煤氣。反應為C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。 該反應在常溫下________（填“能”或“不能”）自發進行。

(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，進行反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	6
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

該反應的正反應為________（填“吸”或“放”）熱反應，實驗2條件下平衡常數K＝________。

(3)目前工業上有一種方法是用CO2來生產甲醇。一定條件下發生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應進行過程中能量（單位為kJ·mol－1）的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，達到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。

a．升高溫度

b．充入He(g)，使體系壓強增大

c．將H2O(g)從體系中分離出來

d．再充入1 mol CO2和3 mol H2

Answer 1

【答案】不能 放 0.17 c d

【解析】

(1)該反應△H＞0，△S＞0，若使△G=△H-T△S＜0，必須在高溫下，所以常溫下反應不能自發進行；

(2)該反應氣體物質反應前后不變，等比例的投入，為等效平衡，若溫度不變，轉化率不變，現溫度發生改變，可以通過轉化率判斷平衡移動。實驗1中CO的轉化率為×100%=40%，實驗2中CO的轉化率為×100%=20%，則實驗1的轉化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動，正反應放熱；

平衡時CO的物質的量為1.6mol，則列三段式有：

該反應前后氣體系數之和相等，故可利用物質的量代替濃度計算平衡常數，故900℃時該反應平衡常數K=；

(3)根據能量變化圖可知該反應為放熱反應，

a．升高溫度可使平衡逆向移動，c(CH3OH)減小，故不符合；

b．該容器恒容，所以充入He(g)，體系壓強增大，但各物質的濃度不變，平衡不移動，故不符合；

c．將H2O(g)從體系中分離出來可使平衡右移，c(CH3OH)增大，故符合；

d．再充入1 mol CO2和3 mol H2，若達到等效平衡，則c(CH3OH)不變，但該容器為恒容密閉容器，相當于增大壓強，且反應物氣體系數之和大于生成物氣體系數之和，所以平衡會正向移動，c(CH3OH)增大，故符合；

綜上正確是cd。