Question

科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题．（1）焦炭可用于制取水煤气．测得12g碳与水蒸气完全反应

科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题．（1）焦炭可用于制取水煤气．测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131.6kJ热量，该反应的热化学方程式是______．（2）工业上可用焦炭冶炼金属，若0.5mol碳完全与赤铁矿反应，得到0.6mol铁，同时生成2种常见气体，则该反应的化学方程式是______．（3）碳跟水蒸气制水煤气的反应是一个可逆反应，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是______（选填编号）．a．v 正 （H 2 O）=v 正 （H 2 ） b．容器中温度不再发生改变c．消耗n mol H 2 同时消耗n mol CO d．容器中气体的总物质的量不随时间改变（4）温度T 1 时，在一体积为2L的密闭容积中，加入2.0mol CO和2.0mol的H 2 ，反应中c（H 2 O）的变化情况如图所示，T 1 时反应[C（s）+H 2 O（g）?CO（g）+H 2 （g）]的平衡常数的数值为______．在第5分钟时将体系的温发升高到T 2 ，若在第8分钟时达到新的平衡，请在如图中画出第5分钟到9分钟后c（H 2 O）浓度变化趋势的曲线（只要求定性表示）．

Answer 1

（1）12g碳的物质的量为1mol，与水蒸气完全反应生成CO、H 2 ，吸收131.6kJ热量，该反应的热化学方程式C（s）+H 2 O（g）=CO（g）+H 2 （g）△H=+131.6kJ?mol -1 ， 故答案为：C（s）+H 2 O（g）=CO（g）+H 2 （g）△H=+131.6kJ?mol -1 ； （2）0.5mol碳完全与赤铁矿反应，得到0.6mol铁，同时生成2种常见气体，气体为CO 2 、CO，令生成CO 2 、CO的物质的量分别为xmol、ymol，根据C原子守恒有x+y=0.5，根据电子转移守恒有4x+2y=0.6×3，联立解得x=0.4、y=0.1，CO 2 、CO的系数为4：1，故该反应的方程式为5C+3Fe 2 O 3 高温 . 4CO 2 ↑+CO↑+6Fe， 故答案为：5C+3Fe 2 O 3 高温 . 4CO 2 ↑+CO↑+6Fe； （3）C（s）+H 2 O（g）=CO（g）+H 2 （g）△H=+131.6kJ?mol -1 ， a．v 正 （H 2 O）=v 正 （H 2 ），依据反应可知自始至终v 正 （H 2 O）=v 正 （H 2 ），不能说明反应到达平衡，故a错误； b．反应是吸热反应，容器中温度不变，说明反应达到平衡，故b正确； c．根据反应可知，消耗n mol H 2 同时消耗n mol CO，反应逆向进行不能说明反应到达平衡，故C错误； d．反应前后气体的物质的量发生变化，随反应进行气体的物质的量增加，容器中气体的总物质的量不随时间改变，说明反应到达平衡，故d正确； 故选：bd； （4）温度T 1 时，在一体积为2L的密闭容积中，加入2.0mol CO和2.0mol的H 2 ，反应中c（H 2 O）的变化情况如图所示， C（s）+H 2 O（g）?CO（g）+H 2 （g） 起始量（mol/L） 0 0 1 1 变化量（mol/L） 0.1 0.1 0.1 平衡量（mol/L） 0.1 0.9 0.9 T 1 时反应C（s）+H 2 O（g）?CO（g）+H 2 （g）的平衡常数= 0.9×0.9 0.1 =8.1； 在第5分钟时将体系的温发升高到T 2 ，若在第8分钟时达到新的平衡，在反应是吸热反应升温平衡正向进行，水的浓度减小，如图中画出第5分钟到9分钟后c（H 2 O）浓度变化趋势的曲线为 ， 故答案为：8.1； ．