Question

【題目】氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。以生物材質（以C 計）與水蒸氣反應制取H2是一種低耗能，高效率的制H2方法。該方法由氣化爐制造H2和燃燒爐再生CaO兩步構成。氣化爐中涉及到的反應為：

I.C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g） K1；

Ⅱ.CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g） K2；

Ⅲ.CaO（s）+CO2（g）CaCO3（s） K3；

（1）該工藝制H2總反應可表示為C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，其反應的平衡常數K=_______________（用K1、K2、K3的代數式表示）。在2L的密閉容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能說明反應達到平衡狀態的是__________。

a．容器內混合物的質量不變 b．H2與H2O（g）的物質的量之比不再變化

c．混合氣體的密度不再變化 d．形成 a mol H-H鍵的同時斷裂 2 amol H-O鍵

（2）對于反應Ⅰ，不同溫度和壓強對H2產率影響如下表。

壓強 溫度	p1/Mpa	p2/Mpa
500℃	45.6%	51.3%
700℃	67.8%	71.6%

由表中數據判斷：p1 ______ p2（填“＞”、“＜”或“＝”）

下列圖像正確的是_________。

（3）已知反應Ⅱ的△H= －41.1 kJ/mol， C＝O、O－H、H－H的鍵能分別為803kJ/mol，464 kJ/mol、436 kJ/mol，則 CO中碳氧鍵的鍵能為___________ kJ/mol。

（4）對于反應Ⅲ，若平衡時再充入CO2，使其濃度增大到原來的2倍，則平衡向_____________（填“正反應”、“逆反應”）方向移動；當重新平衡后，CO2濃度_________（填“變大”、“變小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】 K1·K2·K3 bc ＞ BD 1072.9 正反應 不變。

【解析】(1)①已知：I：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) K1，Ⅱ：CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)K2，Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)═CaCO3(s)K3，反應I、II、III之和為反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)═CaCO3(s)+2H2(g)，則K=K1K2K3；a．根據質量守恒定律，容器內混合物的質量始終不變，不能判斷達到平衡狀態，錯誤；b．H2與H2O(g)的物質的量之比不再變化，說明正逆反應速率相等，能夠判斷達到了平衡狀態，正確；

c．C為固體，反應后氣體的質量增大，溶液的體積不變，則混合氣體的密度不再變化，能夠判斷達到了平衡狀態，正確；d．形成 a mol H-H鍵的同時斷裂 2 amol H-O鍵描述的都是正反應速率，不能判斷達到了平衡狀態，錯誤；故選bc，故答案為：K1K2K3；bc；

(2)根據反應Ⅰ、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) K1；相同溫度條件下，減小壓強，平衡正向移動，氫氣的產率增大，因此p1 ＞ p2；A.減小壓強，平衡正向移動，與圖像不符，錯誤；B.根據表格數據，升高溫度，氫氣的產率增大，說明平衡正向移動，與圖像吻合，正確；C.升高溫度，平衡正向移動，水的含量減少，降低壓強，平衡正向移動，水的含量減少，與圖像不符，錯誤；D.升高溫度，平衡正向移動，平衡常數增大，與圖像吻合，正確，故選BD，故答案為：＞；BD；

(3)設CO中碳氧鍵的鍵能x kJ/mol，反應ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H= －41.1 kJ/mol=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=(x+464×2)-(803×2+436)，解得x=1072.9，故答案為：1072.9；

(4)反應ⅢCaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)，若平衡時再充入CO2，使其濃度增大到原來的2倍，相當于增大壓強，平衡正向移動；溫度不變，平衡常數不變，K=不變，則重新平衡后，CO2濃度不變，故答案為：正反應；不變。