Question

1．工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化．他们分别在体积均为2L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应．相关数据如下：

容器编号	起始时各物质物质的量/mol				达到平衡的时间/min	达平衡时体系能量的变化/kJ
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	2.4	0	0	t1		放出热量：32.8 kJ
②	2	4.8	0	0	t2		放出热量：Q

（1）该反应过程中，反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量＜（填“＞”、“=”或“＜”）生成物分子化学键形成时所释放的总能量；
（2）容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%；
（3）计算容器②中反应的平衡常数K=2；
（4）下列叙述正确的是ad（填字母序号）；
a．平衡时，两容器中H₂的体积分数相等
b．容器②中反应达平衡状态时，Q＞65.6kJ
c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等
d．容器①中，反应的化学反应速率为：v（H₂O）=$\frac{0.4}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1
（5）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-484kJ/mol，写出CO完全燃烧生成CO₂的热化学方程式：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）反应是放热反应，依据反应前后能量守恒分析判断；
（2）依据反应①热量变化结合热化学方程式计算消耗一氧化碳物质的量计算转化率；
（3）反应②和反应①在相同温度下进行，平衡常数不变，依据化学平衡三段式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
（4）a、反应前后气体体积不变，反应①②是相同平衡分析判断；
b、反应是可逆反应不能进行彻底；
c、反应起始浓度不同反应速率不同；
d、反应速率是单位时间内反应物浓度减小计算得到；
（5）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到．

解答 解：（1）题干条件分析可知反应是放热反应，反应物能量高于生成物能量，反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量小于生成物中 化学键形成所放出的热量；
故答案为：＜；
（2）依据反应①热化学方程式计算；
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
起始量（mol） 1     2.4          0     0      41KJ
变化量（mol） 0.8   0.8      0.8     0.8    32.8KJ
平衡量（mol）0.2     1.6     0.8     0.8
一氧化碳平衡转化率=$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%
故答案为：80%；
（3）反应①②在相同温度下进行，平衡常数相同，依据（2）结合平衡常数概念计算=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.8×0.8}{0.2×1.6}$=2，故答案为：2；
（4）a、反应前后气体体积不变，反应①②是相同平衡，平衡时，两容器中H₂的体积分数相等，故a正确；
b、反应是可逆反应不能进行彻底，容器②中反应达平衡状态时，Q=65.6kJ，故b错误；
c、反应起始浓度不同，反应速率不同，故c错误；
d、反应速率是单位时间内反应物浓度减小计算，容器①中，反应的化学反应速率为v（H₂O）=$\frac{\frac{0.8mol}{VL}}{t{\;}_{1}min}$=$\frac{0.4}{t{\;}_{1}}$mol/L•min，故d正确；
故答案为：ad；
（5）①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
依据盖斯定律②×2+①得到：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol；
故答案为：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol．

点评 本题考查了化学平衡的计算应用，化学平衡的影响因素分析判断，平衡判断和平衡常数的计算是解题关键，题目难度中等．