Question

3．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VL的兩個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)如表：

容器編號	起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol				達(dá)到平衡的時間/min	達(dá)平衡時體系能量的變化/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)鍵形成時所釋放的總能量．
（2）容器①中反應(yīng)達(dá)平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為80%．
（3）計算容器①中反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1．某時刻測得②中氫氣的物質(zhì)的量為1.8mol，請問此刻V正小于V逆（填大于，小于或等于）
（4）下列敘述正確的是ad（填字母序號）．
a．平衡時，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，Q＞65.6kJ
c．反應(yīng)開始時，兩容器中反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率相等
d．平衡時，兩容器中CO的轉(zhuǎn)化率相同
（5）已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ/mol，請寫出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．

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)方程式計算消耗一氧化碳物質(zhì)的量計算轉(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)平衡三段式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；①中反應(yīng)平衡時H₂的物質(zhì)的量為0.8mol，此時氫氣的物質(zhì)的量為1.8mol，相當(dāng)于增加反應(yīng)物的量，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故V正小于V逆；
（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、由（3）得，故容器②中的平衡常數(shù)為1，令容器②中CO₂的物質(zhì)的量變化量為amol，則：
                 CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2          8                 0             0
變化（mol）：a           a                a              a
平衡（mol）：1-a       4-a              a              a
所以$\frac{a×a}{（1-a）×（4-a）}$=1，解得a=1.6，一氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{1.6mol}{2mol}$×100%=80%，故平衡時，兩容器中CO的轉(zhuǎn)化率相同；
（5）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到．

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)概念計算=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.8×0.8}{0.2×3.2}$=1；①中反應(yīng)平衡時H₂的物質(zhì)的量為0.8mol，此時氫氣的物質(zhì)的量為1.8mol，相當(dāng)于增加反應(yīng)物的量，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故V正小于V逆；
故答案為：1；小于；
（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，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，Q=65.6kJ，故b錯誤；
c、反應(yīng)起始濃度不同，反應(yīng)速率不同，故c錯誤；
d、由（3）得，故容器②中的平衡常數(shù)為1，令容器②中CO₂的物質(zhì)的量變化量為amol，則：
                 CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：2          8                 0             0
變化（mol）：a           a                a              a
平衡（mol）：1-a       4-a              a              a
所以$\frac{a×a}{（1-a）×（4-a）}$=1，解得a=1.6，一氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{1.6mol}{2mol}$×100%=80%，故平衡時，兩容器中CO的轉(zhuǎn)化率相同；
，故d正確；
故答案為：ad；
（5）①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律②×2+①得到：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol；
故答案為：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol．

點評 本題考查了化學(xué)平衡的計算應(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)的計算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．