Question

水煤氣（主要成分：CO、H₂）是重要燃料和化工原料，可用水蒸氣通過熾熱的炭層制得：C （s）+H₂O（g） CO （g）+H₂ （g）；△H=+131.3kJ?mol^-1
（1）某溫度下，四個容器中均進行著上述反應，各容器中炭足量，其它物質的物質的量濃度及正逆反應速率關系如下表所示．請填寫表中相應的空格．

容器編號	c（H2O）/mol?L-1	c（CO）/mol?L-1	c（H2）/mol?L-1	V正、V逆比較
I	0.06	0.60	0.10	V正=V逆
II	0.06	0.50	0.40	？
III	0.12	0.40	0.80	V正＜V逆
IV	0.12	0.30	？	V正=V逆

（2）另有一個容積可變的密閉容器．恒溫恒壓下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸氣 （H₂¹⁶O），發生上述反應，達到平衡時，容器的體積變為原來的1.25 倍．平衡時水蒸氣的轉化率為______；向該容器中補充 a mol 炭，水蒸氣的轉化率將______（填“增大”、“減小”、“不變”），再補充 a mol 水蒸氣 （H₂¹⁸O），最終容器中C¹⁶O和C¹⁸O 的物質的量之比為______．
（3）己知：C （s）+1/2O₂（g）=CO （g）；△H=-110.5kJ?mo1^-1CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂ （g）；△H=-283.0kJ?mo1^-1
H₂ （g）+1/2O₂（g）=H₂O （g）；△H=-241.8kJ?mo1^-1那么，將2.4g 炭完全轉化為水煤氣，然后再燃燒，整個過程△H=______kJ?mo1^-1．

Answer 1

【答案】分析：（1）由反應Ⅰ達到平衡狀態，可求出反應的平衡常數，根據平衡常數計算并判斷反應的進行方向；
（2）根據反應方程式利用三段式法計算，轉化的水蒸汽為x，根據體積之比等于物質的量之比計算；
（3）根據2.4gC與水反應生成的CO和H₂的物質的量，利用熱化學方程式計算．
解答：解：（1）由反應Ⅰ達到平衡狀態可知，反應的平衡常數K==1，
反應Ⅱ中Qc==3.33＞1，則反應向逆反應方向移動，即V_正＜V_逆，
反應Ⅳ中V_正=V_逆，說明反應達平衡狀態，則有，c（H₂）=0.4mol/L，
故答案為：

				V正＜V逆
			0.40

（2）根據反應方程式利用三段式法計算，轉化的水蒸汽為x，根據體積之比等于物質的量之比計算，
      C （s）+H₂¹⁶O（g） C¹⁶O （g）+H₂ （g）
起始：1mol               0       0
轉化：x                 x       x
平衡：1-x                x       x       
  則有：，x=0.25mol，所以轉化率為=25%，
增加固體的對反應速率和化學平衡都沒有影響，水蒸氣的轉化率不變，
恒溫恒壓下，再補充 a mol 水蒸氣 （H₂¹⁸O），平衡狀態不變，為等效平衡，水的轉化率相等，則有生成的C¹⁸O 的物質的量為a×25%=0.25a，
所以達平衡時C¹⁶O和C¹⁸O 的物質的量之比為0.25：0.25a=1：a，
故答案為：25%；不變；1：a；  
（3）n（C）==0.2mol，與水反應生成0.2molCO和0.2molH₂，反應吸收的熱量為0.2mol×131.3KJ/mol=26.26KJ，
0.2molCO完全燃燒放出的熱量為0.2mol×283KJ/mol=56.6KJ，
0.2molH₂完全燃燒放出的熱量為0.2mol×241.8KJ/mol=48.36KJ，
所以將2.4g 炭完全轉化為水煤氣，然后再燃燒，整個過程放出的熱量為56.6KJ+48.36KJ-26.26KJ=78.7KJ，
整個過程△H=-78.7kJ?mo1^-1，故答案為：-78.7．
點評：本題考查化學平衡的有關計算，本題難度不大，做題時注意平衡常數的計算和應用．