题目内容
14．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
某小组研究在同温度下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．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 | 4 | 0 | 0 | t1 | 放出热量：32.8kJ | |
| 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80%．
（3）计算容器②中反应的平衡常数K=1．
（4）下列叙述正确的是a（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）=4/Vt1mol/（L•min）
（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=-566 kJ/mol．
分析 （1）正反应为放热反应，则断键吸收的总能量小于成键放出的总能量；
（2）平衡时放出热量为32.8 kJ，则参加反应的CO为$\frac{32.8kJ}{41kJ/mol}$=0.8mol，进而计算CO转化率；
（3）容器①、②温度相同，平衡常数相同，根据容器①中消耗CO物质的量，计算平衡时各物质的物质的量，反应前后气体体积不变，用物质的量代替浓度代入K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$计算平衡常数；
（4）a．容器①、②中CO、H2O起始物质的量之比均为1：4，反应前后气体体积不变，恒温恒容下二者为等效平衡，平衡时同种物质的含量相等；
b．容器①、②为等效平衡，平衡时CO转化率相等，计算容器②中反应CO的物质的量，结合热化学方程式计算放出的热量；
c．浓度越大，反应速率越快；
d．由方程式可知生成的水的物质的量等于消耗CO物质的量，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H2O）；
（5）已知：①CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol
②2H2（g）+O2（g）═2H2O （g）△H=-484kJ/mol，
根据盖斯定律，①×2+②可得：2CO（g）+O2（g）﹦2CO2（g）．
解答 解：（1）正反应为放热反应，反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量小于生成物分子化学键形成时所释放的总能量，故答案为：小于；
（2）平衡时放出热量为32.8 kJ，则参加反应的CO为$\frac{32.8kJ}{41kJ/mol}$=0.8mol，则CO转化率为$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%，故答案为：80；
（3）容器①、②温度相同，平衡常数相同，容器①中消耗CO物质的量为0.8mol，则：
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
反应前后气体体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，则K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.8×0.8}{0.2×3.2}$=1，
故答案为：1；
（4）a．容器①、②中CO、H2O起始物质的量之比均为1：4，反应前后气体体积不变，恒温恒容下二者为等效平衡，两容器中H2的体积分数相等，故a正确；
b．容器①、②为等效平衡，平衡时CO转化率相等，容器②中反应CO的物质的量为2mol×80%=1.6mol，放出的热量为1.6mol×41kJ/mol=65.6kJ，故b错误；
c．容器②中反应物起始浓度比①中的大，故容器②中开始反应速率较快，故c错误；
d．由方程式可知生成的水的物质的量等于消耗CO物质的量，则v（H2O）=$\frac{\frac{0.8mol}{VL}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.8}{V{t}_{1}}$mol/（L．min），故d错误，
故选：a；
（5）已知：①CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol
②2H2（g）+O2（g）═2H2O （g）△H=-484kJ/mol，
根据盖斯定律，①×2+②可得：2CO（g）+O2（g）﹦2CO2（g）△H=-566 kJ/mol，
故答案为：2CO（g）+O2（g）﹦2CO2（g）△H=-566 kJ/mol．
点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、盖斯定律应用、平衡常数等，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，注意理解效平衡规律：1、恒温恒容，反应前后气体体积不等，按化学计量数转化一边，对应物质满足等量；反应前后气体体积相等，按化学计量数转化一边，对应物质满足等比，2：恒温恒压，按化学计量数转化一边，对应物质满足等比．
考前必练系列答案
新型纳米材料a-Fe粉末具有超强磁性，可用作高密度磁记录的介质和高效催化剂等．某校化学小组学生利用如图所示装置进行探究实验，已知该校实验室的酒精灯火焰的温度约为500℃．【查阅资料】在不同温度下，a-Fe粉末与水蒸气反应的固体产物不同；温度低于570℃时，生成FeO，高于570℃时，生成Fe3O4．
【探究一】
（1）甲同学用如左图装置进行a-Fe粉末与水蒸气的反应，湿棉花的作用是提供水蒸气作为反应物；写出该反应的化学方程式：Fe+H2O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+H2；
【探究二】
乙同学用如右图装置进行a-Fe粉末与水蒸气反应并验证产物．
（2）实验前必须对整套装置进行的操作是检查气密性；试管a中的物质是水
（3）水槽中的试管里收集的气体是氢气；如果要点燃该气体，必须进行的操作是验纯；
【探究三】乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分，进行了下列实验：
| 实验步骤 | 实验操作 | 实验现象 |
| Ⅰ | 取少量反应后的黑色粉末X，加入少量盐酸，微热 | 黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；产生少量气泡 |
| Ⅱ | 向实验I中得到的溶液滴加2滴KSCN溶液，振荡 | 溶液没有出现红色 |
【探究反思】
（5）乙同学称取5.60gFe粉，用右图的装置反应一段时候后，停止加热．在干燥器中冷却后，称得6.88g．取冷却后的固体物质与足量FeCl3溶液充分反应，测定消耗FeCl3物质的量，最终确定产物的成分．若此装置中Fe粉与水蒸气反应的产物为Fe3O4，则消耗FeCl3的物质的量应为0.08mol．
①将碱式滴定管用蒸馏水洗净，用待测溶液润洗后，再注入待测溶液，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于“0”刻度以下的位置，记下读数；将锥形瓶用蒸馏水洗净后，用待测溶液润洗锥形瓶2～3次；从碱式滴定管中放20.00mL待测溶液到锥形瓶中．
②将酸式滴定管用蒸馏水洗净，用0.1000mol•L-1标准盐酸润洗2～3次后，再向其中注入0.1000mol•L-1标准盐酸，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于“0”刻度以下的位置，记下读数．
③向锥形瓶中滴入酚酞作指示剂，进行滴定．滴定至终点时，记下读数．
④再进行两次滴定，记下读数．
试回答下列问题：
（1）该小组在步骤①中的错误操作是用待测液润洗锥形瓶_，由此造成的测定结果偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
（2）步骤②中酸式滴定管用标准酸液润洗2～3次的目的是确保标准盐酸溶液的浓度不发生变化．
（3）步骤③中滴定终点如何判断：锥形瓶内溶液由红色变为无色，且半分钟内颜色不再改变．
（4）该小组同学所做三次平行实验的数据记录如下：
| 滴定次数 | 待测液体积/mL | 标准盐酸体积/mL | |
| 滴定前读数 | 滴定后读数 | ||
| 第1次 | 20.00 | 4.10 | 29.10 |
| 第2次 | 20.00 | 0.00 | 24.90 |
| 第3次 | 20.00 | 4.00 | 29.10 |
A．移取20mL待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶，并加入2～3滴酚酞；
B．用标准溶液润洗滴定管2～3次；
C．把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节滴定管尖嘴使之充满溶液；
D．取标准NaOH溶液注入碱式滴定管至刻度0以上2～3cm；
E．调节液面至0或0以下刻度，记下读数；
F．把锥形瓶放在滴定管的下面，用标准NaOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度．
就此实验完成填空：
（1）正确操作步骤的顺序是（用序号字母填写）ABDCEF．
（2）上述B步骤操作的目的是除去附在滴定管壁上的水，防止水稀释标准溶液．
（3）实验中用左手控制活塞，眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化，直至滴定终点．判断到达终点的现象是溶液的颜色由无色变浅红且保持半分钟内不褪色．
（4）某学生根据3次实验分别记录有关数据如表：
| 滴定 次数 | 待测溶液的体积（mL） | 0.100 0mol•L-1NaOH的体积（mL） | ||
| 滴定前刻度 | 滴定后刻度 | 溶液体积（mL） | ||
| 第一次 | 20.00 | 0.00 | 26.11 | 26.11 |
| 第二次 | 20.00 | 1.56 | 30.30 | 28.74 |
| 第三次 | 20.00 | 0.22 | 26.31 | 26.09 |
（5）用0.1000mol•L-1 NaOH溶液滴定0.1000mol•L-1盐酸，如达到滴定的终点时不慎多加了1滴NaOH溶液（1滴溶液的体积约为0.05mL），继续加水至50mL，所得溶液的pH等于10
（6）下列哪些操作会使测定结果偏高B、C、E（填序号）．
A．锥形瓶中溶液的颜色刚刚由无色变为浅红色即停止滴定
B．碱式滴定管用蒸馏水洗净后立即注入标准液
C．滴定前碱式滴定管尖端气泡未排除，滴定后气泡消失
D．滴定前读数正确，滴定后俯视滴定管读数
E．实验中，用待盛装的溶液润洗锥形瓶．
①需要用硫酸来酸化KMnO4溶液（填字母）A．硫酸 B．盐酸 C．硝酸
褪色所需时间tA＜tB（填“＞”、“=”或“＜”）．
②写出该反应的离子方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O．
（2）实验室有瓶混有泥沙的乙二酸样品，小明利用这个反应的原理来测定其含量，具体操作为：
①配制250mL溶液：准确称量5.0g乙二酸样品，配成250mL溶液．
②滴定：准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，加少量酸酸化，将0.1000mol/LKMnO4溶液装入酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管，进行滴定操作．
当反应中生成的锰离子具有催化作用，所以随后褪色会加快，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内的颜色恰好变成紫红色且半分钟不变化，证明达到滴定终点．
③计算：再重复上述操作2次，记录实验数据如下：
| 序号 | 滴定前读数（mL） | 滴定后读数（mL） |
| 1 | 0.00 | 20.10 |
| 2 | 1.00 | 20.90 |
| 3 | 0.00 | 21.10 |
④误差分析：下列操作会导致测定结果偏高的是ACD．
A．未用标准浓度的酸性KMnO4溶液润洗滴定管
B．滴定前锥形瓶有少量水
C．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失
D．不小心将少量酸性KMnO4溶液滴在锥形瓶外
E．观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视．
