题目内容
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V L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．相关数据如下表
| 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 | 4 | 0 | 0 | t1 | 放出热量：32.8 kJ | |
| ② | 2 | 8 | 0 | 0 | t2 | 放出热量：Q | |
（2）容器①中反应达平衡时，CO的转化率为
（3）计算容器②中反应的平衡常数K=
（4）下列叙述正确的是
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，化学反应速率为：v=（H2O）=
| 4 |
| Vt1 |
（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：
（6）容器①中反应进行到t min时，测得混合气体中CO2的物质的量为0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为（用一个离子方程式表示）
（7）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用图中所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛．①写出阳极所发生反应的电极反应式：
②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是（请结合反应式解释）
考点：化学平衡的计算,热化学方程式
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）依据反应热化学方程式分析，CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol，反应焓变为负值，是放热反应，形成化学键放出的热量大于断裂化学键吸收的热量；
（2）依据热化学方程式列式计算消耗一氧化碳的物质的量，结合转化率计算得到；
（3）依据反应②起始量是反应①起始量的2倍，浓度改变，平衡常数不变，利用分液①硫酸平衡浓度结合平衡常数概念计算得到平衡常数；
（4）依据平衡移动原理和反应特征分析判断选项；
（5）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（6）根据二氧化碳物质的量和氢氧化钠物质的量定量关系分析市场产物，利用直平法写出反应的离子方程式；
（7）①依据装置图分析判断，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳；
②制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：阴极：2Ca2++4e-═2Ca 阳极：2O2--4e-═O2↑，2Ca+TiO2
Ti+2CaO，由此可见，CaO的量不变．
（2）依据热化学方程式列式计算消耗一氧化碳的物质的量，结合转化率计算得到；
（3）依据反应②起始量是反应①起始量的2倍，浓度改变，平衡常数不变，利用分液①硫酸平衡浓度结合平衡常数概念计算得到平衡常数；
（4）依据平衡移动原理和反应特征分析判断选项；
（5）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（6）根据二氧化碳物质的量和氢氧化钠物质的量定量关系分析市场产物，利用直平法写出反应的离子方程式；
（7）①依据装置图分析判断，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳；
②制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：阴极：2Ca2++4e-═2Ca 阳极：2O2--4e-═O2↑，2Ca+TiO2
| ||
解答：
解：（1）反应焓变=反应物断裂化学键吸收能量-生成物化学键形成放出的能量，CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol，反应焓变为负值，是放热反应，形成化学键放出的热量大于断裂化学键吸收的热量，
故答案为：小于；
（2）依据反应的化学方程式；
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g））△H=-41kJ/mol
1mol 41KJ
n（CO） 32.8 kJ
n（CO）=
×1mol=0.8mol；
一氧化碳转化率=
×100%=80%，
故答案为：80；
（3）CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol，反应放热 32.8 kJ消耗一氧化碳0.8mol；依据三段式列式计算平衡浓度，由于费用前后系数相同，可以利用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数；
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 1 4 0 0
变化量（mol） 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡量（mol） 0.2 3.2 0.8 0.8
K=
=1；
故答案为：1；
（4）a．反应前后气体体积不变，反应①和反应②达到相同的平衡状态，平衡时，两容器中H2的体积分数相等，故a正确；
b．容器②中反应达平衡状态时，平衡不变，反应放热Q=65.6kJ，故b错误；
c．反应开始时，起始量本题浓度不同，两容器中反应的化学反应速率不相等，故c错误；
d．容器①中，化学反应速率为：v（H2O）=V（CO）=
=
mol/（L?min），故d错误；
故答案为：a；
（5）依据热化学方程式①CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol
②2H2（g）+O2（g）=2H2O （g）△H=-484kJ/mol，
结合盖斯定律计算①×2+②得到2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566 kJ/mol；
故答案为：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566 kJ/mol；
（6）CO2的物质的量为0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，氢氧化钠物质的量为0.2L×5mol/L=1mol；
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+NaOH=NaHCO3，n（CO2）：n（NaOH）=1：2反应生成碳酸钠，n（CO2）：n（NaOH）=1：1，反应生成碳酸氢钠，题干中n（CO2）：n（NaOH）=0.6：1=3：5，所以生成产物有碳酸钠和碳酸氢钠，反应的离子方程式为3CO2+5OH-═2CO32-+HCO3-+2H2O，
故答案为：3CO2+5OH-═2CO32-+HCO3-+2H2O；
（7）①）①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，阳极发生氧化反应，阴极析出钙金属发生还原反应，阳极图示产物可可知，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳，所以电极反应为：2O2--4e-=O2↑或C+2O2--4e-=CO2↑，
故答案为：2O2--4e-=O2↑或C+2O2--4e-=CO2↑；
②制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO═2Ca+O2↑，2Ca+TiO2
Ti+2CaO，由此可见，CaO的量不变；
或：制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：阴极：2Ca2++4e-═2Ca 阳极：2O2--4e-═O2↑；2Ca+TiO2
Ti+2CaO，由此可见，CaO的量不变；
故答案为：制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO═2Ca+O2↑，2Ca+TiO2
Ti+2CaO，由此可见，CaO的量不变．
故答案为：小于；
（2）依据反应的化学方程式；
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g））△H=-41kJ/mol
1mol 41KJ
n（CO） 32.8 kJ
n（CO）=
| 32.8KJ |
| 41KJ |
一氧化碳转化率=
| 0.8mol |
| 1mol |
故答案为：80；
（3）CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol，反应放热 32.8 kJ消耗一氧化碳0.8mol；依据三段式列式计算平衡浓度，由于费用前后系数相同，可以利用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数；
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 1 4 0 0
变化量（mol） 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡量（mol） 0.2 3.2 0.8 0.8
K=
| 0.8×0.8 |
| 0.2×3.2 |
故答案为：1；
（4）a．反应前后气体体积不变，反应①和反应②达到相同的平衡状态，平衡时，两容器中H2的体积分数相等，故a正确；
b．容器②中反应达平衡状态时，平衡不变，反应放热Q=65.6kJ，故b错误；
c．反应开始时，起始量本题浓度不同，两容器中反应的化学反应速率不相等，故c错误；
d．容器①中，化学反应速率为：v（H2O）=V（CO）=
| ||
| t1 |
| 0.8 |
| Vt1 |
故答案为：a；
（5）依据热化学方程式①CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol
②2H2（g）+O2（g）=2H2O （g）△H=-484kJ/mol，
结合盖斯定律计算①×2+②得到2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566 kJ/mol；
故答案为：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566 kJ/mol；
（6）CO2的物质的量为0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，氢氧化钠物质的量为0.2L×5mol/L=1mol；
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+NaOH=NaHCO3，n（CO2）：n（NaOH）=1：2反应生成碳酸钠，n（CO2）：n（NaOH）=1：1，反应生成碳酸氢钠，题干中n（CO2）：n（NaOH）=0.6：1=3：5，所以生成产物有碳酸钠和碳酸氢钠，反应的离子方程式为3CO2+5OH-═2CO32-+HCO3-+2H2O，
故答案为：3CO2+5OH-═2CO32-+HCO3-+2H2O；
（7）①）①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，阳极发生氧化反应，阴极析出钙金属发生还原反应，阳极图示产物可可知，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳，所以电极反应为：2O2--4e-=O2↑或C+2O2--4e-=CO2↑，
故答案为：2O2--4e-=O2↑或C+2O2--4e-=CO2↑；
②制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO═2Ca+O2↑，2Ca+TiO2
| ||
或：制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：阴极：2Ca2++4e-═2Ca 阳极：2O2--4e-═O2↑；2Ca+TiO2
| ||
故答案为：制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO═2Ca+O2↑，2Ca+TiO2
| ||
点评：本题考查了化学反应速率，化学平衡，热化学方程式计算分析判断，物质性质和离子性质的理解应用，反应产物的判断和离子方程式的书写方法，主要是电解池原理理解和电极反应的书写，掌握基础是关键，题目难度中等．
练习册系列答案
相关题目
下列溶液中Cl-的物质的量浓度与50mL 1mol?L-1 AlCl3溶液中Cl-的物质的量浓度相等的是（ ）
| A、150mL 1mol?L-1的NaCl溶液 |
| B、50mL 1mol?L-1的CaCl2溶液 |
| C、150mL 3mol?L-1的KCl溶液 |
| D、150mL 3mol?L-1的MgCl2溶液 |
下列物质中，能用来检验氢氧化钠溶液中含有碳酸钠的是（ ）
| A、少量稀盐酸 |
| B、氯化钙溶液 |
| C、氢氧化钠溶液 |
| D、氯化钡溶液 |
