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 容器编号起始时各物质的量/mol 达到平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化/kJ 达平衡时CO的转化率 ① 1 4 0 0 t1 放出热量:32.8kJ α1 ② 2 8 0 0 t2 放出热量:Q α2某小组研究在相同温� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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

容器编号	起始时各物质的量/mol				达到平衡的时间/min	达平衡时体系能量的变化/kJ	达平衡时CO的转化率
①	1	4	0	0	t₁	放出热量：32.8kJ	α₁
②	2	8	0	0	t₂	放出热量：Q	α₂

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0.5L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．相关数据如表：
（1）通过监测，①装置中反应放出20.5kJ热量用时2min，求此段时间内的反应速率

（H₂0）=

．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“大于”、“小于”或“等于”）生成物分子化学键形成时所释放的总能量．
（2）α₁=

．
（3）计算容器②中反应的平衡常数K=

．
（4）下列叙述正确的是

（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．t₁＞t₂；α₁=α₂
（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．试通过计算确定所得溶液中溶质成分及物质的量

．

考点：反应热和焓变,化学方程式的有关计算,热化学方程式,用化学平衡常数进行计算,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）结合反应放热恒容热化学方程式计算消耗水的物质的量，依据反应速率=

△c

△t

计算反应速率，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，依据影响化学平衡的因素分析判断；
（5）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（6）依据二氧化碳和氢氧化钠反应的定量关系分析判断产物，书写离子方程式，CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；CO₂+OH^-=HCO₃^-，可以利用物质的量之比直平法写出，根据定量关系计算溶质物质的量．

解答： 解：（1）①装置中反应放出20.5kJ热量用时2min，依据反应计算，CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
此时间段消耗水物质的量为：

20.5

mol=0.5mol，此段时间内的反应速率

（H₂0）=

0.5mol

0.5L

2min

=0.5mol/L?min；
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：0.5mol/L?min；小于；
（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） 4       1        0      0          41KJ
变化量（mol） 0.8    0.8        0.8     0.8       32.8KJ
平衡量（mol） 3.2      0.2       0.8    0.8
一氧化碳平衡转化率=

0.8mol

4mol

×100%=20%
故答案为：20%；
（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，反应前后气体体积相同，可以利用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数，K=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

0.8×0.8

0.2×3.2

=1，
故答案为：1；
（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②和反应①相比，起始量增大一倍，相当于增大平衡压强，所以①②达到相同平衡状态，反应达到平衡时间缩短，t₁＞t₂；反应前后气体体积不变，所以平衡不变，反应物一氧化碳转化率不变，α₁=α₂，故d正确；
故答案为：ad；
（5）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，
依据盖斯定律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）n（CO₂）=0，6mol；n（OH^-）=0.2ml×5mol/L=1mol；
CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；CO₂+OH^-=HCO₃^-；
依据反应n（CO₂）：n（OH^-）=0.6：1=3：5可知反应生成产物有碳酸钠和碳酸氢钠，根据物质的量之比，利用直平法得到离子方程式：3CO₂+5OH^-=2CO₃^2-+HCO₃^-+2H₂O，反应生成的碳酸钠Na₂CO₃物质的量为0.4mol，NaHCO₃物质的量0.2mol；
故答案为：0.4molNa₂CO₃ 0.2molNaHCO₃．

点评：本题考查反应能量变化，盖斯定律计算应用，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．