Question

碳和碳的化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的生活方式．
（1）甲烷燃烧时放出大量的热，可作为能源应用于人类的生产和生活．
已知①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）；△H₁=

-1214.6kJ

mol

；②CO₂ （g）═CO （g）+

1

2

O₂（g）；△H₂=

+283kJ

mol

则甲烷燃烧热的热化学方程式为

 

．
（2）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验1中，以v（H₂）表示的平均反应速率为：

 

 mol/L?min．
②该反应的正反应为

 

（填“吸”或“放”）热反应；
③若要使实验3达到平衡状态时各物质的体积分数与实验2分别相等，则a、b应满足的关系是

 

（用含a、b表示）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算

专题：

分析：（1）甲烷燃烧热的热化学方程式，应为1mol甲烷燃烧生成二氧化碳与液态水，根据盖斯定律构造；
（2）①根据v=

△c

△t

计算v（CO₂），根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
②计算650℃、900℃的平衡常数，判断升高温度平衡的移动方向，根据温度对平衡移动影响判断；
③使实验3达到平衡状态时各物质的体积分数与实验2分别相等，为等效平衡，该反应为反应前后气体的体积不发生变化，满足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可．

解答： 解：（1）已知①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）；△H₁=-1214.6kJ/mol；
②CO₂ （g）═CO （g）+

1

2

O₂（g）；△H₂=+283kJ/mol，
根据盖斯定律，①-②×2得2CH₄（g）+4O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）；△H=-1780.66kJ/mol；
所以甲烷燃烧热的热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3 kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3 kJ/mol；
（2）①由表中数据可知，平衡时n（CO₂）=1.6mol，所以v（CO₂）=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol/（L?min），根据速率之比等于化学计量数之比，所以v（H₂）=v（CO₂）=0.16mol/（L?min），故答案为：0.16；
②反应各组分的化学计量数为1，故可以用物质的量代替浓度计算平衡常数．
650℃时到达平衡：H₂O（g）+CO（g）??CO₂（g）+H₂（g），
开始（mol）：2        4          0       0
变化（mol）：1.6      1.6        1.6     1.6
平衡（mol）：0.4      2.4        1.6     1.6
所以650℃的平衡常数k=

1.6×1.6

0.4×2.4

=

8

3

900℃时到达平衡：H₂O（g）+CO（g）??CO₂（g）+H₂（g），
     开始（mol）：1        2           0       0
    变化（mol）：0.4      0.4        0.4     0.4
    平衡（mol）：0.6      1.6        0.4     0.4
所以900℃的平衡常数k=

0.4×0.4

0.6×1.6

=

1

6

．
升高温度平衡常数减小，即升高温度平衡向逆反应移动，升高温度向吸热反应移动，故正反应为放热反应，
故答案为：放；
③使实验3达到平衡状态时各物质的体积分数与实验2分别相等，为等效平衡，该反应为反应前后气体的体积不发生变化，满足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可，即b=2a，故答案为：b=2a．

点评：本题考查元素化合物的推断、燃烧热及热化学方程式、化学反应速率与化学平衡计算、等效平衡等，难度中等，Ⅰ中关键是推断元素，需要学生具有扎实的基础，Ⅱ中（2）②为易错点，需要根据平衡常数判断，不是简单的平衡移动，注意平衡常数的运用．