Question

【題目】煤和煤制品（如水煤氣、焦炭、甲醚等）已廣泛應用于工農業生產中。

（1）已知：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.3 kJ.mol-l

CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41.3 kJ.mol-l

則碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式為____________，該反應在_________（填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”）下有利于正向自發進行。

（2）利用炭還原法可處理氮氧化物（如NO等），發生的反應為C(s)+2NO(g)N2 (g)+ CO2 (g)。向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，在T1℃時，不同時間測得的各氣體的濃度如下表所示：

①10～20 min內，N2的平均反應速率可v(N2)=____________。

②30 min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是_______（填字母）。

A．通入一定量的NO B．加入一定量的活性炭

C．加入合適的催化劑 D．遁當縮小容器的體積

（3）研究表明，反應CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常數隨溫度的變化如下表所示：

若反應在500℃時進行，設起始時CO和H2O的濃度均為0.020 mol．L-l，在該條件下達到平衡時，CO的轉化率為____________。

Answer 1

【答案】(1)C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)△H=+90．0kJ．mol-1；高溫；

(2)①0.009mol．L-l．min-l；②AD；(3)75%。

【解析】

試題分析：（1）兩式相減，得出熱化學反應方程方式為C( s) +2 H2 O( g)=CO2 ( g) +2 H2 ( g) △H = +90．0 kJ．mol-1；根據△G=△H－T△S，△S>0，△H>0，如果自發進行，△G<0，需要在高溫下；(2)①根據化學反應速率的定義，c(N2)=(0.25－0.16)/10mol/(L·min)=0.009mol/(L·min)；②20min達到平衡，40min組分的濃度都增大，即增大壓強，故選項AD正確；

(3) CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)

起始： 0.02 0.02 0 0

變化： x x x x

平衡： 0.02－x 0.02－x x x，

根據化學平衡常數的定義，K=x2/(0.02－x)2=9，解得x=0.015，則CO的轉化率為0.015/0.02×100%=75%。