Question

传统的制备合成氨原料气H₂的方法是水煤气法。已知：

①C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)  △H₁=﹢131.3kJ·mol^－1 

②C(s)+2H₂O(g)=CO₂(g)+2H₂(g)  △H₂=﹢90.2kJ·mol^－1

③CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂（g）  △H₃

（1）反应①△H₁＞0，在一定条件下，能自发进行的原因是_______________；△H₃=__________kJ·mol^－1。

（2）已知800℃时：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂（g）  K=1.0。在此温度下向一2L的恒温恒容密闭容器中充入2molH₂O(g)和2molCO,2min后达到平衡，则平衡时CO₂的物质的量浓度为_______________；从反应开始至达到平衡时H₂O的平均反应速率为_______________。

（3）900℃时，反应：CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)的平衡常数K__________1.0（填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer

△S＞0 或熵增加 或体系混乱度增加 -41.1 0.5 mol·L－1 0.25 mol·L－1·min－1 （单位写错不给分） ＜

【解析】(1)自发进行的依据是△H-T△S＜0，反应①C(s)+H20(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol是吸热反应，△H＞0，△S＞0，所以反应自发进行是高温下进行的反应，依据盖斯定律，②-①得到③，△H3=(﹢90.2kJ·mol－1)-(﹢131.3kJ·mol－1)=-41.1KJ/mol；

(2)依据化学平衡三段式列式，设反应达到平衡消耗水的物质的量为x
       CO(g)+H2O(g)⇌C02(g)+H2(g)
起始量(mol)  2   2    0     0
变化量(mol)  x    x    x    x
平衡量(mol)  2-x  2-x   x     x
K==1，计算得到x=1，平衡时CO2的物质的量浓度为=0.5mol/L；从反应开始至达到平衡时H2O的平均反应速率为=0.25 mol·L－1·min－1 ；

(3)900℃时，依据题干反应可知反应是放热反应，升温平衡逆向进行，反应CO(g)+H2O(g)⇌C02(g)+H2(g)的平衡常数减小，K＜1.0。

点睛：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“+”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。