Question

4．已知：
①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
②C（s）+$\frac{1}{2}$2O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1 
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
④H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
⑤H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
（1）上述反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量的是②③④⑤（填序号）；
（2）用一定量水蒸气通过炽热的炭层后，测得收集到的水煤气体积为22.4L（标准状况下），则该反应过程中吸收的热量为65.65KJ；
（3）将2.4g炭转化为水煤气，再将水煤气完全燃烧生成气态物质，整个过程的热效应总和为-78.7kJ•mol^-1；
（4）欲用燃烧法测定某水煤气（其成分为CO和H₂）中CO的体积分数，实验时需要测定的数据是第一个碱石灰增加的质量（如m g）；
（5）NO和CO的反应的热化学方程式可以表示为2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g），该反应速率很慢，若使用机动车尾气催化转化器，可以使尾气中的NO和CO转化成无害物质排出，上述反应在使用催化器后，K值将不变（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）反应物的总能量高于生成物的总能量即为放热反应；
（2）根据C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，则测得收集到的水煤气体积为22.4L（标准状况下）即生成CO和H₂各0.5moL，据此计算；
（3）①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
④H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
根据盖斯定律①+③+④计算；
（4）取一定量的混合气体（如标况下V L）充分燃烧，将产物依次通过浓硫酸、碱石灰、碱石灰，后一个碱石灰是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入．测第一个碱石灰增加的质量（如m g），则CO的体积分数为$\frac{\frac{m}{44×22.4}}{V}$据此分析；
（5）催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动．

解答 解：（1）反应物的总能量高于生成物的总能量即为放热反应，则放热反应△H＜0，所以上述反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量的是②③④⑤，故答案为：②③④⑤；
（2）因为C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，则测得收集到的水煤气体积为22.4L（标准状况下）即生成CO和H₂各0.5moL，所以该反应过程中吸收的热量为131.3×0.5=65.65KJ，故答案为：65.65KJ；
（3）①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
④H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
根据盖斯定律①+③+④得C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=+131.3-283.0-241.8=-393.5kJ•mol^-1，所以2.4g炭转化为水煤气，再将水煤气完全燃烧生成气态物质，整个过程的热效应总和为$\frac{2.4}{12}$×（-393.5）=-78.7kJ•mol^-1，故答案为：-78.7kJ•mol^-1；
（4）取一定量的混合气体（如标况下V L）充分燃烧，将产物依次通过浓硫酸、碱石灰、碱石灰，后一个碱石灰是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入．测第一个碱石灰增加的质量（如m g），则CO的体积分数为$\frac{\frac{m}{44×22.4}}{V}$，所以实验时需要测定的数据是第一个碱石灰增加的质量（如m g），故答案为：第一个碱石灰增加的质量（如m g）；
（5）催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动，所以使用机动车尾气催化转化器，可以使尾气中的NO和CO转化成无害物质排出，上述反应在使用催化器后，K值将不变，故答案为：不变．

点评 本题考查知识点较多，注重对吸放热反应的判断，反应热的计算以及催化剂对化学平衡移动的影响等，题目难度中等，（4）为学生解答的易错点和难点．