Question

工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	500	600	850
平衡常数K	10	9	1

请回答下列问题：
（1）上述正反应方向是

 

反应（选填“放热”或“吸热”）．
（2）T℃时在体积为10L的反应器中，通入一定量的CO和H₂O（g）发生上述反应，CO和H₂O（g）浓度变化如右图，4min时达到平衡．则0～4min的平均反应速率v（CO）=

 

mol/（L?min），T℃

 

850℃
（选填“大于”、“等于”或“小于”）．
（3）研究在相同温度下（850℃，K=l）分别在体积均为1L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其发生反应，根据相关数据完成下表的空白处：

容器编号	起始时各物质物质的量（单位：mol）				达到平衡时H2的体积分数	结论
	CO	H2O	CO2	H2
1	1	4	0	0
2	2	8	0	0

（4）下列关于（3）的研究叙述正确的是

 

（填字母序号）．
a．平衡时，两容器中CO₂的浓度相等
b．平衡时，两容器中气体密度相等
c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等
d．反应达平衡状态时，容器②放出的热量是①的两倍
（5）工业上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以进一步制备联氨（N₂H₄）等．
已知：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ/mol
写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式

 

．

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,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）由表中数据可知，升高温度，平衡常数减小，则正反应应为放热反应；
（2）根据v=

△c

△t

计算反应速率，计算出平衡时各物质的浓度，以此计算出Qc，与平衡常数相比较，可确定反应的温度范围；
（3）利用平衡常数计算；
（4）两容器中反应物的物质的量不同，达到平衡时，2容器的浓度、密度、压强较大；
（5）利用盖斯定律计算．

解答： 解：（1）由表中数据可知，升高温度，平衡常数减小，则正反应应为放热反应，故答案为：放热；
（2）0～4min的平均反应速率v（CO）=

2.0mol/L-0.8mol/L

4min

=0.3mol/（L?min），
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始（mol/L）2.0     3.0       0       0
转化（mol/L）1.2     1.2       1.2     1.2
平衡（mol/L）0.8     1.8       1.2     1.2
k=

1.2×1.2

0.8×1.8

=1，则反应的温度为850℃，
故答案为：0.3；等于；
（3）容器1中，CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始（mol/L） 1.0    4.0        0      0
转化（mol/L）x        x         x     x
平衡（mol/L）1-x     4-x        x     x
则

x×x

(1-x)×(4-x)

=1，x=0.8，
达到平衡时H₂的体积分数为

0.8

5

×100%=16%，
容器2中，CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始（mol/L） 2.0     8.0      0       0
转化（mol/L） y       y        y       y
平衡（mol/L）2-y      8-y      y       y
则

y×y

(2-y)×(8-y)

=1，x=1.6，
达到平衡时H₂的体积分数为

1.6

10

×100%=16%，
由以上计算可知两种容器中氢气的体积分数都为16%，由此可知两边气体计量数相等的可逆反应，增加体系压强，转化率不变，
故答案为：16%；16%；两边气体计量数相等的可逆反应，增加体系压强，转化率不变；
（4）两容器中反应物的物质的量不同，达到平衡时，2容器的浓度、密度、压强较大，因转化率相等，则反应达平衡状态时，容器②放出的热量是①的两倍，
故答案为：d；
（5）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
②NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ/mol
③N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ/mol，
利用盖斯定律将③×2-②×2-①可得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=2×（-534.0kJ/mol）-2×（-26.35kJ/mol）-（+67.7kJ/mol）=-1083kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083kJ/mol．

点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡的计算以及盖斯定律的运用，综合考查学生的分析能力和计算能力，为高考常见题型注意把握平衡常数的计算和运用，难度中等．