Question

工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應制取氫氣：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
某小組研究在同溫度下反應過程中的能量變化．他們分別在體積均為V L的兩個恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應物，使其在相同溫度下發(fā)生反應．數據如下：

容器編號	起始時各物質物質的量/mol				達到平衡的時間/min	達平衡時體系能量的變化/kJ
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	t1		放出熱量：32.8 kJ
②	2	8	0	0	t2		放出熱量：Q

CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
（1）該反應過程中，反應物分子化學鍵斷裂時所吸收的總能量

小于

（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物分子化學鍵形成時所釋放的總能量．
（2）容器①中反應達平衡時，CO的轉化率為

80

%．
（3）計算容器②中反應的平衡常數K=

1

．
（4）下列敘述正確的是

a

（填字母序號）．
a．平衡時，兩容器中H₂的體積分數相等
b．容器②中反應達平衡狀態(tài)時，Q＞65.6kJ
c．反應開始時，兩容器中反應的化學反應速率相等
d．容器①中，反應的化學反應速率為：υ(H2O)=

4

Vt1

mol/(L?min)
（5）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，寫出CO完全燃燒生成CO₂的熱化學方程式：

2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol

．

Answer 1

分析：（1）依據化學反應的能量守恒，結合熱化學方程式分析，反應是放熱反應，反應物化學鍵斷裂時所吸收的總能量小于生成物分子化學鍵形成時釋放的總能量；
（2）根據反應放出的熱量，結合反應焓變計算反應的一氧化碳物質的量，依據化學平衡的三段式列式和轉化率概念計算；
（3）依據化學平衡的三段式列式計算平衡濃度，根據平衡常數概念計算；
（4）a、反應前后氣體體積不變，同比例投入反應物的起始量，平衡不動；
b、反應前后氣體體積不變，同比例投入反應物的起始量，平衡不動；反應熱不變；
c、反應②的濃度大于①，開始時②反應速率大；
d、依據三段式計算，利用反應速率概念計算判斷；
（5）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；

解答：解：（1）依據圖表分析反應是放熱反應，反應物化學鍵斷裂時所吸收的總能量小于生成物分子化學鍵形成時釋放的總能量；故答案為：小于；
（2）容器①中反應達平衡時，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol，反應放出熱量為32.8 kJ；參加反應的一氧化碳物質的量=

32.8

41

mol=0.8mol；

                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）     1       4        0        0
變化量（mol）    0.8     0.8      0.8      0.8
平衡量（mol）    0.2     3.2      0.8      0.8
CO的轉化率=

0.8mol

1mol

×100%=80%；
故答案為：80；
（3）容器②中反應放熱Q，依據反應是氣體體積不變的反應，CO為2mol，H₂O物質的量為8mol，反應平衡后反應達到的平衡和容器①中的反應熱相同，為32.8KJ；所以反應的一氧化碳物質的量為1.6mol，依據化學平衡的三段式列式計算：設容器體積為v
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 2       8         0       0
變化量（mol）1.6    1.6        1.6    1.6
平衡量（mol）0.4    6.4       1.6     1.6
平衡濃度為；C（CO）=

0.4

v

mol/L；C（H₂O）=

6.4

v

mol/L；C（CO₂）=

1.6

v

mol/L；C（H₂）=

1.6

v

mol/L；
平衡常數K=

c(CO2) c(H2)

C(CO)C(H2O)

=

1.6 v × 1.6 v

0.4 v × 6.4 v

=1
故答案為：1
（4）a、反應前后氣體體積不變，同比例投入反應物的起始量，平衡不動；兩容器中H₂的體積分數相等，故a正確；
b、反應前后氣體體積不變，同比例投入反應物的起始量，平衡不動；反應熱不變；故b錯誤；
c、反應②的濃度大于①，開始時②反應速率大；故c錯誤；
d、依據三段式計算，利用反應速率概念計算判斷；容器①中v（H₂O）=

0.8

vt1

mol/L?min；容器②中v（H₂O）=

1.6

vt2

mol/L?min；依據題意t₁=2t₂，容器②中v（H₂O）=

3.2

vt1

mol/L?min；故d錯誤；
故答案為：a
（5）①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
依據蓋斯定律②×2+①得到：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol；
故答案為：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol；

點評：本題考查了化學平衡的計算，熱化學方程式的計算應用，蓋斯定律的計算應用，反應速率的計算判斷，轉化率、平衡常數是常考考點，題目難度中等．