Question

工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應制取氫氣：
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol

容器編號	起始時各物質(zhì)的量/mol				達到平衡的時間/min	達平衡時體系能量的變化/kJ	達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率
①	1	4	0	0	t1	放出熱量：32.8kJ	α1
②	2	8	0	0	t2	放出熱量：Q	α2

某小組研究在相同溫度下該反應過程中的能量變化．他們分別在體積均為0.5L的兩個恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應物，使其在相同溫度下發(fā)生反應．相關數(shù)據(jù)如表：
（1）通過監(jiān)測，①裝置中反應放出20.5kJ熱量用時2min，求此段時間內(nèi)的反應速率

.

v

（H₂0）=

 

．該反應過程中，反應物分子化學鍵斷裂時所吸收的總能量

 

（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物分子化學鍵形成時所釋放的總能量．
（2）α₁=

 

．
（3）計算容器②中反應的平衡常數(shù)K=

 

．
（4）下列敘述正確的是

 

（填字母序號）．
a．平衡時，兩容器中H₂的體積分數(shù)相等
b．容器②中反應達平衡狀態(tài)時，Q＞65.6kJ
c．反應開始時，兩容器中反應的化學反應速率相等
d．t₁＞t₂；α₁=α₂
（5）已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ/mol，寫出CO完全燃燒生成CO₂的熱化學方程式：

 

．
（6）容器①中反應進行到t min時，測得混合氣體中CO₂的物質(zhì)的量為0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液將其完全吸收．試通過計算確定所得溶液中溶質(zhì)成分及物質(zhì)的量

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,化學方程式的有關計算,熱化學方程式,用化學平衡常數(shù)進行計算,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）結合反應放熱恒容熱化學方程式計算消耗水的物質(zhì)的量，依據(jù)反應速率=

△c

△t

計算反應速率，反應是放熱反應，依據(jù)反應前后能量守恒分析判斷；
（2）依據(jù)反應①熱量變化結合熱化學方程式計算消耗一氧化碳物質(zhì)的量計算轉(zhuǎn)化率；
（3）反應②和反應①在相同溫度下進行，平衡常數(shù)不變，依據(jù)化學平衡三段式計算平衡濃度，結合平衡常數(shù)概念計算得到；
（4）a、反應前后氣體體積不變，反應①②是相同平衡分析判斷；
b、反應是可逆反應不能進行徹底；
c、反應起始濃度不同反應速率不同；
d、反應速率是單位時間內(nèi)反應物濃度減小，依據(jù)影響化學平衡的因素分析判斷；
（5）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（6）依據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉反應的定量關系分析判斷產(chǎn)物，書寫離子方程式，CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；CO₂+OH^-=HCO₃^-，可以利用物質(zhì)的量之比直平法寫出，根據(jù)定量關系計算溶質(zhì)物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）①裝置中反應放出20.5kJ熱量用時2min，依據(jù)反應計算，CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
此時間段消耗水物質(zhì)的量為：

20.5

41

mol=0.5mol，此段時間內(nèi)的反應速率

.

v

（H₂0）=

0.5mol 0.5L

2min

=0.5mol/L?min；
題干條件分析可知反應是放熱反應，反應物能量高于生成物能量，反應物分子化學鍵斷裂時所吸收的總能量小于生成物中 化學鍵形成所放出的熱量；
故答案為：0.5mol/L?min；小于；
（2）依據(jù)反應①熱化學方程式計算；
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
起始量（mol）  4       1        0      0          41KJ
變化量（mol） 0.8     0.8        0.8     0.8       32.8KJ
平衡量（mol） 3.2      0.2       0.8    0.8
一氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率=

0.8mol

4mol

×100%=20%
故答案為：20%；
（3）反應①②在相同溫度下進行，平衡常數(shù)相同，依據(jù)（2）結合平衡常數(shù)概念計算，反應前后氣體體積相同，可以利用物質(zhì)的量代替平衡濃度計算平衡常數(shù)，K=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

0.8×0.8

0.2×3.2

=1，
故答案為：1；
（4）a、反應前后氣體體積不變，反應①②是相同平衡，平衡時，兩容器中H₂的體積分數(shù)相等，故a正確；
b、反應是可逆反應不能進行徹底，容器②中反應達平衡狀態(tài)時，Q=65.6kJ；故b錯誤；
c、反應起始濃度不同，反應速率不同，故c錯誤；
d、反應②和反應①相比，起始量增大一倍，相當于增大平衡壓強，所以①②達到相同平衡狀態(tài)，反應達到平衡時間縮短，t₁＞t₂；反應前后氣體體積不變，所以平衡不變，反應物一氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，α₁=α₂，故d正確；
故答案為：ad；
（5）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律①×2+②得到 2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
故答案為：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
（6）n（CO₂）=0，6mol；n（OH^-）=0.2ml×5mol/L=1mol；
CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；CO₂+OH^-=HCO₃^-；
依據(jù)反應n（CO₂）：n（OH^-）=0.6：1=3：5可知反應生成產(chǎn)物有碳酸鈉和碳酸氫鈉，根據(jù)物質(zhì)的量之比，利用直平法得到離子方程式：3CO₂+5OH^-=2CO₃^2-+HCO₃^-+2H₂O，反應生成的碳酸鈉Na₂CO₃物質(zhì)的量為0.4mol，NaHCO₃物質(zhì)的量0.2mol；
故答案為：0.4molNa₂CO₃ 0.2molNaHCO₃．

點評：本題考查反應能量變化，蓋斯定律計算應用，化學平衡的影響因素分析判斷，平衡判斷和平衡常數(shù)的計算是解題關鍵，題目難度中等．