题目内容

1.已知:O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
CO2(g)+C(s,石墨)=2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1
(1)请写出CO与水蒸汽反应的热化学方程式CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1
(2)在一体积为10L的密闭容器中,通入一定量的CO和水蒸汽,在850℃时发生反应,容器中CO和水蒸汽浓度变化如图,则0~4min的平均反应速率v(CO)=0.03mol/(L•min),请计算此时的平衡常数K=1.
时间/minCOH2OCO2H2
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
3c1c2c3c3
4c1c2c3c3
50.1160.2160.084
60.0960.2660.104
(3)t℃(高于850℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如右表.
①表中3min~4min之间反应处于平衡状态;c1数值大于0.08mol/L (填大于、小于或等于).
②反应在4min~5min间,平衡向逆方向移动,可能是以下的原因d(填字母),表中5min~6min之间数值发生变化,可能的原因是a.(填字母)
a.增加水蒸气  b.降低温度   c.使用催化剂  d.增加氢气浓度.

分析 (1)O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1①
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1②
CO2(g)+C(s,石墨)=2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1③
将方程式$\frac{②-①-③}{2}$得CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H进行相应的改变;
(2)0~4min的平均反应速率v(CO)=$\frac{△c}{△t}$;根据方程式知,平衡时△c(CO)=△c(CO2)=△c(H2)=(0.20-0.08)mol/L=0.12mol/L,c(CO)=0.08mol/L,c(H2O)=0.18mol/L,化学平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$;
(3)①表中3min-4min之间各物质的浓度不变,处于平衡状态;850℃达到平衡时c(CO)=0.08mol/L,该反应为放热反应,升高温度逆向移动;
②反应在4min~5min,平衡向逆方向移动,根据平衡移动原理,结合选项判断;
由表中数据可知,5min~6minCO的浓度降低,CO2浓度增大,浓度变化都是0.02mol/L,说明平衡向正反应移动,再结合水的浓度变化进行判断.

解答 解:(1)O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1①
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1②
CO2(g)+C(s,石墨)=2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1③
将方程式$\frac{②-①-③}{2}$得CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=$\frac{-393.5+483.6-172.5}{2}$kJ/mol=-41.2kJ•mol-1;
故答案为:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1;
(2)0~4min的平均反应速率v(CO)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.20-0.08}{4}$mol/(L.min)=0.03 mol/(L•min);根据方程式知,平衡时△c(CO)=△c(CO2)=△c(H2)=(0.20-0.08)mol/L=0.12mol/L,c(CO)=0.08mol/L,c(H2O)=0.18mol/L,化学平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.08×0.18}{0.12×0.12}$=1;
故答案为:0.03 mol/(L•min);1;
(3)①在高于850℃时发生反应,化学反应速率加快,一定在4min前达到化学平衡.另外从表中可看出反应在3min和4min时的各物质浓度相同,故3min-4min之间反应应处于平衡状态.由于是放热反应,温度升高,化学平衡向逆反应方向移动,C1数值应大于0.08 mol/L.
故答案为:平衡;大于;
②反应在4min-5min间,平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起,故选d.表中5min-6min之间CO浓度减少,H2O浓度增大,CO2浓度增大,只有增加水蒸气,使化学平衡向正反应方向移动.故选a,
故答案为:d;a.

点评 本题考查化学平衡计算及外界条件对化学平衡移动的影响,为高频考点,侧重考查学生分析计算能力,将图表信息和图象信息相结合分析解答是解本题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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14.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味.实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下:

相对分子质量密度/(g•cm-3)沸点/℃水中溶解性
异戍醇880.8123131微溶
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实验步骤:
在A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片.开始缓慢加热A,回流50min.反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集140~143℃馏分,得乙酸异戊酯3.9g.
回答下列问题:
(1)仪器B的名称是球形冷凝管.
(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是洗掉大部分硫酸和醋酸,第二次水洗的主要目的是洗掉碳酸氢钠.
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后d(填标号).
a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出
d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是提高醇的转化率.
(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是干燥.
(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是b(填标号).
(7)本实验的产率是c(填标号).
a.30%   b.40%  c.60%  d.90%
(8)在进行蒸馏操作时,若从130℃便开始收集馏分,会使实验的产率偏高(填“高”或“低”),其原因是会收集少量未反应的异戊醇.

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