Question

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________________。

Answer

（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)＞vII(N2)＞vIII(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），vII(N2)＝（1mol/L－0.62mol/L）÷15min＝0.0253mol/（L•min），vIII(N2)＝（0.62mol/L－0.5mol/L）÷10min＝0.012mol/（L•min），故N2的平均反应速率v1(N2)＞vII(N2)＞vIII(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。

考点：考查热化学方程式的书写；盖斯定律的应用；反应速率和平衡常数的计算以及外界条件对反应速率和平衡状态的影响等