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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(H2O)=v正(H2) b.容器中温度不再发生改变 c.消耗n mol H2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T1时,在一体积为2L的密闭容积中,加入2.0mol CO和2.0mol的H2,反应中c(H2O)的变化情况如图所示,T1时反应[C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(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T2,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(H2O)浓度变化趋势的曲线(只要求定性表示). ![]() |
参考解答
(1)12g碳的物质的量为1mol,与水蒸气完全反应生成CO、H2,吸收131.6kJ热量,该反应的热化学方程式C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.6kJ?mol-1, 故答案为:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(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CO2、CO,令生成CO2、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,CO2、CO的系数为4:1,故该反应的方程式为5C+3Fe2O3
故答案为:5C+3Fe2O3
(3)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.6kJ?mol-1, a.v正(H2O)=v正(H2),依据反应可知自始至终v正(H2O)=v正(H2),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 H2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T1时,在一体积为2L的密闭容积中,加入2.0mol CO和2.0mol的H2,反应中c(H2O)的变化情况如图所示, C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(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 T1时反应C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)的平衡常数=
在第5分钟时将体系的温发升高到T2,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(H2O)浓度变化趋势的曲线为 ![]() 故答案为:8.1; ![]() |
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