Question

科學家要研究跟碳元素及其化合物相關的很多課題。
（1）焦炭可用于制取水煤氣。測得12g碳與水蒸氣完全反應生成水煤氣時，吸收了131. 6kJ熱量，該反應的熱化學方程式是_________ 。
（2）工業上可用焦炭冶煉金屬，若0.5mol碳完全與赤鐵礦反應，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，則該反應的化學方程式是_________。
（3）碳跟水蒸氣制水煤氣的反應是一個可逆反應，下列情況下能判斷該反應一定達到平衡狀態的是_________（選填編號．）。

A．V正(H2O)=V正(H2)

B．容器中溫度不再發生改變

C．消耗nmolH2同時消耗nmolCO

D．容器中氣體的總物質的量不隨時間改變

（4）溫度T₁時，在一體積為2L的密閉容積中,加入2.0molCO和2.0mol的H₂,反應中c(H₂O)的變化情況如圖所示,T₁時反應C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂(g)的平衡常數的數值為_________。在第5分鐘時將體系的溫發升高到T₂，若在第8分鐘時達到新的平衡，請在下圖中畫出第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

（1）C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)  ?H=+131.6KJ/mol；（2）5C＋3Fe₂O₃CO₂↑＋4CO↑＋6Fe；（3）B D （4）8.1

試題分析：（1）根據題意可得方程式為：C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂(g)  ?H=+131.6KJ/mol；（2） 赤鐵礦主要成分是Fe₂O₃，由于0.5mol碳完全反應得到0.6mol鐵，說明反應的Fe₂O₃的物質的量為0.3mol，因為同時生成2種常見氣體，則根據質量守恒定律可得該反應的化學方程式是5C＋3Fe₂O₃CO₂↑＋4CO↑＋6Fe；（3）A.在任何時刻都存在V_正(H₂O)=V_正(H₂)。所以不能由此確定反應達到平衡狀態。錯誤。B. 由于該反應伴隨著能量變化。如果反應未達到平衡，無論向那個方向進行，容器內的溫度必然發生改變。若容器中溫度不再發生改變，則單位時間內任何物質的濃度就不再變化，即反應達到了平衡狀態。正確。C．H₂、CO都是生成物，在任何時刻都存在著消耗nmolH₂同時消耗nmolCO 的關系，所以不能由此確定反應達到平衡狀態。錯誤。D．該反應是個反應前后氣體體積不等的反應，若容器中氣體的總物質的量不隨時間改變，必然反應達到了平衡狀態。正確。（4）化學平衡常數是可逆反應達到平衡狀態時個生成物濃度冪指數的乘積與各反應物濃度冪指數的乘積的比。當反應達到平衡狀態時，c(H₂O)="0.10mol/L," c(H₂)="c(CO)=0.9mol/L." 因為該反應的正反應為吸熱反應，所以升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，當到8分鐘時達到那番話狀態。其變化曲線見答案。