Question

科學(xué)家要研究跟碳元素及其化合物相關(guān)的很多課題．
（1）焦炭可用于制取水煤氣．測得12g碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時，吸收了131.6kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是

 

．
（2）工業(yè)上可用焦炭冶煉金屬，若0.5mol碳完全與赤鐵礦反應(yīng)，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（3）碳跟水蒸氣制水煤氣的反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，下列情況下能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（選填編號）．
a．v_正（H₂O）=v_正（H₂）                    b．容器中溫度不再發(fā)生改變
c．消耗n mol H₂同時消耗n mol CO           d．容器中氣體的總物質(zhì)的量不隨時間改變
（4）溫度T₁時，在一體積為2L的密閉容積中，加入2.0mol CO和2.0mol的H₂，反應(yīng)中c（H₂O）的變化情況如圖所示，T₁時反應(yīng)[C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）]的平衡常數(shù)的數(shù)值為

 

．在第5分鐘時將體系的溫發(fā)升高到T₂，若在第8分鐘時達(dá)到新的平衡，請在如圖中畫出第5分鐘到9分鐘后c（H₂O）濃度變化趨勢的曲線（只要求定性表示）．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）12g碳的物質(zhì)的量為1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H₂，吸收131.6kJ熱量，據(jù)此結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫原則進(jìn)行書寫；
（2）0.5mol碳完全與赤鐵礦反應(yīng)，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，氣體為CO₂、CO，令生成CO₂、CO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)C原子守恒有x+y=0.5，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有4x+2y=0.6×3，聯(lián)立計算x、y的值，確定CO₂、CO的系數(shù)關(guān)系，配平書寫方程式；
（3）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，可由此進(jìn)行判斷；
（4）由化學(xué)三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；反應(yīng)是吸熱反應(yīng)升溫平衡正向進(jìn)行，水的濃度減小．

解答： 解：（1）12g碳的物質(zhì)的量為1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H₂，吸收131.6kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ?mol^-1；
（2）0.5mol碳完全與赤鐵礦反應(yīng)，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，氣體為CO₂、CO，令生成CO₂、CO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)C原子守恒有x+y=0.5，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有4x+2y=0.6×3，聯(lián)立解得x=0.4、y=0.1，CO₂、CO的系數(shù)為4：1，故該反應(yīng)的方程式為5C+3Fe₂O₃

高溫  .

4CO₂↑+CO↑+6Fe，
故答案為：5C+3Fe₂O₃

高溫  .

 4CO₂↑+CO↑+6Fe；
（3）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ?mol^-1，
a．v_正（H₂O）=v_正（H₂），依據(jù)反應(yīng)可知自始至終v_正（H₂O）=v_正（H₂），不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯誤；
b．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，容器中溫度不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故b正確；
c．根據(jù)反應(yīng)可知，消耗n mol H₂同時消耗n mol CO，反應(yīng)逆向進(jìn)行不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故C錯誤；
d．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量增加，容器中氣體的總物質(zhì)的量不隨時間改變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故d正確；
故選：bd；
（4）溫度T₁時，在一體積為2L的密閉容積中，加入2.0mol CO和2.0mol的H₂，反應(yīng)中c（H₂O）的變化情況如圖所示，
              C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）
起始量（mol/L）  0    0        1      1
變化量（mol/L）       0.1      0.1    0.1
平衡量（mol/L）        0.1     0.9    0.9
T₁時反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)=

0.9×0.9

0.1

=8.1；
在第5分鐘時將體系的溫發(fā)升高到T₂，若在第8分鐘時達(dá)到新的平衡，在反應(yīng)是吸熱反應(yīng)升溫平衡正向進(jìn)行，水的濃度減小，如圖中畫出第5分鐘到9分鐘后c（H₂O）濃度變化趨勢的曲線為，
故答案為：8.1；．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫方法，化學(xué)平衡標(biāo)志的判斷分析，平衡常數(shù)計算應(yīng)用，繪制圖象應(yīng)結(jié)合影響化學(xué)平衡的因素分析，題目難度中等．