Question

18．工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)制取氫氣：
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol某小組研究在相同溫度下該反應(yīng)過程中的能量變化．他們分別在體積均為V L的兩個(gè)恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應(yīng)物，使其在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)．相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器編號(hào)	起始時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol				達(dá)到平衡的時(shí)間/min	達(dá)平衡時(shí)體系能量的變化/kJ
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	t1		放出熱量：32.8 kJ
②	2	8	0	0	t2		放出熱量：Q

（1）該反應(yīng)過程中，反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時(shí)所吸收的總能量小于（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物分子化學(xué)鍵形成時(shí)所釋放的總能量．
（2）容器①中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為80%．
（3）計(jì)算容器②中反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1．
（4）下列敘述正確的是a（填字母序號(hào)）．
a．平衡時(shí)，兩容器中H₂的體積分?jǐn)?shù)相等
b．容器②中反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，Q＞65.6kJ
c．反應(yīng)開始時(shí)，兩容器中反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率相等
d．容器①中，化學(xué)反應(yīng)速率為：v（H₂O）=$\frac{4}{V{t}_{1}}$mol/（L-min）
（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(xué)方程式2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
（6）容器①中反應(yīng)進(jìn)行到t min時(shí)，測(cè)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，反應(yīng)的離子方程式為（用一個(gè)離子方程式表示）3CO₂+5OH^-═2CO₃^2-+HCO₃^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)是放熱反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)前后能量守恒分析判斷；
（2）依據(jù)反應(yīng)①熱量變化結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算消耗一氧化碳物質(zhì)的量計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
（3）反應(yīng)②和反應(yīng)①在相同溫度下進(jìn)行，平衡常數(shù)不變，依據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；
（4）a、反應(yīng)前后氣體體積不變，反應(yīng)①②是相同平衡分析判斷；
b、反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底；
c、反應(yīng)起始濃度不同反應(yīng)速率不同；
d、反應(yīng)速率是單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度減小計(jì)算得到；
（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(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（6）依據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)的定量關(guān)系分析判斷產(chǎn)物，書寫離子方程式，可以利用物質(zhì)的量之比直平法寫出．

解答 解：（1）題干條件分析可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物能量，反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時(shí)所吸收的總能量小于生成物中 化學(xué)鍵形成所放出的熱量；
故答案為：小于；
（2）依據(jù)反應(yīng)①熱化學(xué)方程式計(jì)算；
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
起始量（mol） 1        4         0      0          41KJ
變化量（mol） 0.8     0.8        0.8     0.8         32.8KJ
平衡量（mol）0.2       3.2       0.8    0.8
一氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%
故答案為：80；
（3）反應(yīng)①②在相同溫度下進(jìn)行，平衡常數(shù)相同，依據(jù)（2）結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{\frac{0.8mol}{2l}×\frac{0.8mol}{2L}}{\frac{0.2mol}{2L}×\frac{3.2mol}{2L}}$=1；
故答案為：1；
（4）a、反應(yīng)前后氣體體積不變，反應(yīng)①②是相同平衡，平衡時(shí)，兩容器中H₂的體積分?jǐn)?shù)相等，故a正確；
b、反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，容器②中反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，Q=65.6kJ；故b錯(cuò)誤；
c、反應(yīng)起始濃度不同，反應(yīng)速率不同，故c錯(cuò)誤；
d、反應(yīng)速率是單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度減小計(jì)算，容器①中，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為v（H₂O）=$\frac{\frac{0.8mol}{VL}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.8}{V{t}_{1}}$mol/L•min，故d錯(cuò)誤；
故答案為：a；
（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）容器①中反應(yīng)進(jìn)行到t min時(shí)，測(cè)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n（NaOH）=0.2L×5mol/L=1mol，將其完全吸收，n（CO₂）：n（NaOH）=0.6：1=3：5，依據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)特征，n（CO₂）：n（NaOH）=1：2，反應(yīng)生成碳酸鈉，n（CO₂）：n（NaOH）=1：1，反應(yīng)生成碳酸氫鈉，所以判斷反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鈉和碳酸氫鈉，配平書寫離子方程式為：3CO₂+5OH^-═2CO₃^2-+HCO₃^-+2H₂O；
故答案為：3CO₂+5OH^-═2CO₃^2-+HCO₃^-+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)能量變化，蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，平衡判斷和平衡常數(shù)的計(jì)算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．