Question

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
某小組研究在同溫度下反應(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)．?dāng)?shù)據(jù)如下：

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

CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
（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）．
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．容器①中，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為：υ(H2O)=

4

Vt1

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

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的能量守恒，結(jié)合熱化學(xué)方程式分析，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂時所吸收的總能量小于生成物分子化學(xué)鍵形成時釋放的總能量；
（2）根據(jù)反應(yīng)放出的熱量，結(jié)合反應(yīng)焓變計算反應(yīng)的一氧化碳物質(zhì)的量，依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式和轉(zhuǎn)化率概念計算；
（3）依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)概念計算；
（4）a、反應(yīng)前后氣體體積不變，同比例投入反應(yīng)物的起始量，平衡不動；
b、反應(yīng)前后氣體體積不變，同比例投入反應(yīng)物的起始量，平衡不動；反應(yīng)熱不變；
c、反應(yīng)②的濃度大于①，開始時②反應(yīng)速率大；
d、依據(jù)三段式計算，利用反應(yīng)速率概念計算判斷；
（5）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到；

解答：解：（1）依據(jù)圖表分析反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂時所吸收的總能量小于生成物分子化學(xué)鍵形成時釋放的總能量；故答案為：小于；
（2）容器①中反應(yīng)達(dá)平衡時，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol，反應(yīng)放出熱量為32.8 kJ；參加反應(yīng)的一氧化碳物質(zhì)的量=

32.8

41

mol=0.8mol；

                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）     1       4        0        0
變化量（mol）    0.8     0.8      0.8      0.8
平衡量（mol）    0.2     3.2      0.8      0.8
CO的轉(zhuǎn)化率=

0.8mol

1mol

×100%=80%；
故答案為：80；
（3）容器②中反應(yīng)放熱Q，依據(jù)反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，CO為2mol，H₂O物質(zhì)的量為8mol，反應(yīng)平衡后反應(yīng)達(dá)到的平衡和容器①中的反應(yīng)熱相同，為32.8KJ；所以反應(yīng)的一氧化碳物質(zhì)的量為1.6mol，依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計算：設(shè)容器體積為v
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2       8         0       0
變化量（mol）1.6    1.6        1.6    1.6
平衡量（mol）0.4    6.4       1.6     1.6
平衡濃度為；C（CO）=

0.4

v

mol/L；C（H₂O）=

6.4

v

mol/L；C（CO₂）=

1.6

v

mol/L；C（H₂）=

1.6

v

mol/L；
平衡常數(shù)K=

c(CO2) c(H2)

C(CO)C(H2O)

=

1.6 v × 1.6 v

0.4 v × 6.4 v

=1
故答案為：1
（4）a、反應(yīng)前后氣體體積不變，同比例投入反應(yīng)物的起始量，平衡不動；兩容器中H₂的體積分?jǐn)?shù)相等，故a正確；
b、反應(yīng)前后氣體體積不變，同比例投入反應(yīng)物的起始量，平衡不動；反應(yīng)熱不變；故b錯誤；
c、反應(yīng)②的濃度大于①，開始時②反應(yīng)速率大；故c錯誤；
d、依據(jù)三段式計算，利用反應(yīng)速率概念計算判斷；容器①中v（H₂O）=

0.8

vt1

mol/L?min；容器②中v（H₂O）=

1.6

vt2

mol/L?min；依據(jù)題意t₁=2t₂，容器②中v（H₂O）=

3.2

vt1

mol/L?min；故d錯誤；
故答案為：a
（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，熱化學(xué)方程式的計算應(yīng)用，蓋斯定律的計算應(yīng)用，反應(yīng)速率的計算判斷，轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)是常考考點，題目難度中等．