Question

碳是构成物质世界最重要的元素之一，能形成众多的化合物。

（1）已知0.096kg碳完全燃烧可放出3148kJ热量，1mol液态水汽化时要吸收44kJ热量。

①2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l) ∆H=-571.6kJ∙mol^-1 

②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ∆H=-566kJ∙mol^-1  

请写出制备水煤气的热化学方程式_______________________。

（2）为研究CO₂与CO之间的转化。让一定量的CO₂与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)＋CO₂(g)2CO(g)  ∆H。测得压强、温度对CO的体积分数(φ(CO)％)的影响如图所示：

回答下列问题：

①p₁、p₂、p₃的大小关系是__________，图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是__________（用Ka、Kb、Kc表示）。

②一定条件下，CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)   ΔH₃，向固定容积为1 L的密闭容器中充入2 mol CO₂和6 mol H₂，一段时间后达到平衡状态，测得CH₃OH(g)的物质的量为1mol，则此条件下该反应的化学平衡常数K=_________（用分数表示）；若开始时充入2 mol CH₃OH(g) 和2 mol H₂O(g)达到相同平衡状态时，CH₃OH的转化率为_______；若平衡后再充入4 mol的N₂，则c(CO₂)和原平衡比较是_________。（填“增大”、“减小”、“不变”）

Answer

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ•mol-1 p1＜p2＜p3 Ka=Kb＜Kc 50% 不变

【解析】

(1)根据盖斯定律计算；

(2)①方程中左边气体计量数小于右边，根据勒夏特列原理判断；

②根据三段式计算。

(1)0.096kg碳即8mol碳完全燃烧可放出3148kJ热量，1mol液态水汽化时要吸收44kJ热量，则③C(s) +O2(g)=CO2(g) ∆H=-393.5 kJ∙mol-1，④H2O(g)=H2O(l) ∆H=-44 kJ∙mol-1，根据盖斯定律，③+④-×(①+②)可得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，ΔH=[-393.5-44-×(-566-571.6)]kJ/mol=+131.3 kJ•mol-1；

(2)①方程中左边气体计量数小于右边，根据勒夏特列原理，压强越大，CO的百分含量则越小，根据图像可判断温度相同时，p3时CO的百分含量最小，则p1＜p2＜p3；根据图像，升高温度CO的百分含量增大，升高温度平衡正向移动，则K增大，K只与温度有关，Ka=Kb＜Kc；

②

则K==；若开始时充入2 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g)达到相同平衡状态时，温度未变，则K不变，则与原平衡等效，达到平衡状态时，CH3OH的物质的量为1mol，则转化率为50%；若平衡后再充入4 mol的N2，平衡不移动，则c(CO2)和原平衡浓度相等。