Question

现将定量的H₂O 与足量碳在体积可变的恒压密闭容器中发生反应:

C(s)+ H₂O (g) CO(g)+H₂(g) △H，测得压强、温度对CO 的平衡组成的影响如图所示。

（1）已知: 2H₂ (g)+O₂(g)==2H₂O (g) △H₁

2CO(g) + O₂ (g)==2CO₂(g) △H₂

C(s) + O₂ (g)==CO₂(g)   △H₃

则△H₌_________(用含△H₁、△H₂、△H₃的式子表示)。

（2）①下列措施能够提高H₂产率的是_______(填标号)

a.加压   b.分离出CO     C.加热     d.增大碳固体的量

②a、b、c三点所对应的水的转化率最小的是______________。

（3）700℃、P₃时，将1molH₂O 与足量碳充入初始体积为1L的密闭容器中，恒温、恒压条件下，当反应进行到10min时，测得容器中H₂的物质的量为0.12mol。

①10min内CO的平均反应速率为__________________ mol·L^-1·min^-1( 保 留 两 位 有 效 数 字)。

②此温度下该反应的平衡常数K___________。

③向容器中投料后，在下图中画出从0时刻到t₁时刻达到平衡时容器中混合气体的平均摩尔质量的变化曲线。___________________

④从t₁时刻开始，保持温度不变，对容器加压，混合气体平均摩尔质量从t₂时刻后变化如上图，出现该变化的原因是____________________________________________。

Answer

△H 3-1/2△H1-1/2△H2 bc b 0.011 0.8 (起点必须=18开始) 压强增大，水蒸气液化

【解析】（1）已知: ①2H2 (g)+O2(g)==2H2O (g) △H1；②2CO(g) + O2 (g)==2CO2(g) △H2；③C(s) + O2 (g)==CO2(g) △H3；根据盖斯定律，由③-×①-×②得反应C(s)+ H2O (g) CO(g)+H2(g) △H=△H 3-△H1-△H2；（2）①由图中信息可知，升高温度，CO的体积分数增大，则正反应为吸热反应，反应C(s)+ H2O (g) CO(g)+H2(g)为气体体积增大的吸热反应。a.加压，平衡逆向移动，降低氢气的产率，故错误；b.分离出CO，平衡正向移动，提高氢气的产率，故正确；c.加热，平衡正向移动，提高氢气的产率，故正确；d.增大碳固体的量，反应物浓度不变，平衡不移动，故错误。答案选bc；②温度相同，a点CO的体积分数大于b点，则水的转化率a点较大，正反应为吸热反应，c点温度高于a点，升高温度平衡正向移动水的转化率增大，故三点对应的水的转化率最小的是b；（3）700℃、P3时，CO的体积分数为40%， C(s)+ H2O (g) CO(g)+H2(g)

开始时的量（mol） 1 0 0

改变的量（mol） 0.12 0.12 0.12

平衡时的量（mol） 0.88 0.12 0.12

反应后容器的体积为，①10min内CO的平均反应速率为mol·L-1·min-1；②此温度下该反应的平衡常数K=；③向容器中投料后，在下图中画出从0时刻到t1时刻达到平衡时容器中混合气体的平均摩尔质量的变化曲线，开始时为水的摩尔质量18g/mol，随着反应的进行气体的体积增大，平均摩尔质量减小，故图如下：；④从t1时刻开始，保持温度不变，对容器加压，混合气体平均摩尔质量从t2时刻后变化如上图，出现该变化的原因是压强增大，水蒸气液化。