Question

【題目】在T℃時，發生反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

（1）恒溫時，在一個2L的密閉容器中加入4molC 和1molH2O(g),5min后反應達到平衡，C 的轉化率為20%。

①0～5min 內，用H2O(g)表示的平均反應速率為_________。

②有關該反應下列說法正確的是_________。

a．容器中壓強不變或混合氣體密度不變均可以判定該反應已經達到平衡狀態

b．若將加入的碳塊改為碳粉，則能夠提高水蒸氣的平衡轉化率

c．平衡后，再加入0 .5molC、5mol H2O(g)、2molCO、2molH2,平衡不移動

（2）已知：Ⅰ．破壞1mol 共價鍵所需要的能量如下表：

共價鍵	石墨中的碳碳鍵	H-H	CO	H-O
能量/kJ	475.7	436	1072	463

Ⅱ．石墨層由六角形蜂巢結構的碳原子構成，如右圖所示，已知每個碳原子形成的共價鍵數為1.5NA。

某同學構想：通過下圖所示裝置實現C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的反應。

①按該考生的構想，石墨電極發生的反應式為_______________________。

②請用計算判斷該構想的合理性：______________________。

Answer 1

【答案】 0.08mol/(L·min) a C-2e-+2OH-=CO↑+H2O 該反應的焓變為： △H=1.5×475.7kJ+2×463 kJ-1072kJ-436kJ=+131.5kJ>0,說明是吸熱反應，不能將化學能轉化為電能，因此該構想不合理

【解析】(1) C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

起始(mol)4 1 0 0

反應(mol)0.8 0.8 0.8 0.8

平衡(mol) 0.2 0.8 0.8

①5min后反應達到平衡，C的轉化率為20%，反應的C為4mol×20%=0.8mol，則反應的H2O為0.8mol，v(H2O)= = 0.08mol/(L·min)，故答案為：0.08mol/(L·min)；

②a．該反應為氣體的物質的量變化的反應，氣體的質量也發生變化，容器中壓強不變或混合氣體密度不變均可以判定該反應已經達到平衡狀態，故a正確；b．若將加入的碳塊改為碳粉，能夠加快反應速率，但不會改變平衡，水蒸氣的平衡轉化率不變，故b錯誤；c．平衡常數K==1.6，Qc=＜K=1.6，平衡一定發生移動，故c錯誤；故選a；

(2)①根據圖示，反應的總反應為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，則石墨電極為負極，發生氧化反應，反應式為C-2e-+2OH-=CO↑+H2O，故答案為：C-2e-+2OH-=CO↑+H2O；

②根據表格數據，該反應的焓變為：△H=1.5×475.7kJ+2×463kJ-1072kJ-436kJ=+131.5kJ>0,說明是吸熱反應，不能將化學能轉化為電能，因此該構想不合理，故答案為：該反應的焓變為：△H=1.5×475.7kJ+2×463kJ-1072kJ-436kJ=+131.5kJ>0,說明是吸熱反應，不能將化學能轉化為電能，因此該構想不合理。