Question

18．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某小组研究在相同温度下该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．相关数据如下：

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：32.8 kJ
②	2	8	0	0	t2		放出热量：Q

（1）该反应过程中，反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量小于（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物分子化学键形成时所释放的总能量．
（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，化学反应速率为：v（H₂O）=$\frac{4}{V{t}_{1}}$mol/（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=-566kJ/mol
（6）容器①中反应进行到t min时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为（用一个离子方程式表示）3CO₂+5OH^-═2CO₃^2-+HCO₃^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）反应是放热反应，依据反应前后能量守恒分析判断；
（2）依据反应①热量变化结合热化学方程式计算消耗一氧化碳物质的量计算转化率；
（3）反应②和反应①在相同温度下进行，平衡常数不变，依据化学平衡三段式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
（4）a、反应前后气体体积不变，反应①②是相同平衡分析判断；
b、反应是可逆反应不能进行彻底；
c、反应起始浓度不同反应速率不同；
d、反应速率是单位时间内反应物浓度减小计算得到；
（5）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（6）依据二氧化碳和氢氧化钠反应的定量关系分析判断产物，书写离子方程式，可以利用物质的量之比直平法写出．

解答 解：（1）题干条件分析可知反应是放热反应，反应物能量高于生成物能量，反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量小于生成物中 化学键形成所放出的热量；
故答案为：小于；
（2）依据反应①热化学方程式计算；
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
起始量（mol） 1        4         0      0          41KJ
变化量（mol） 0.8     0.8        0.8     0.8         32.8KJ
平衡量（mol）0.2       3.2       0.8    0.8
一氧化碳平衡转化率=$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%
故答案为：80；
（3）反应①②在相同温度下进行，平衡常数相同，依据（2）结合平衡常数概念计算=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{\frac{0.8mol}{2l}×\frac{0.8mol}{2L}}{\frac{0.2mol}{2L}×\frac{3.2mol}{2L}}$=1；
故答案为：1；
（4）a、反应前后气体体积不变，反应①②是相同平衡，平衡时，两容器中H₂的体积分数相等，故a正确；
b、反应是可逆反应不能进行彻底，容器②中反应达平衡状态时，Q=65.6kJ；故b错误；
c、反应起始浓度不同，反应速率不同，故c错误；
d、反应速率是单位时间内反应物浓度减小计算，容器①中，反应的化学反应速率为v（H₂O）=$\frac{\frac{0.8mol}{VL}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.8}{V{t}_{1}}$mol/L•min，故d错误；
故答案为：a；
（5）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-484kJ/mol，
依据盖斯定律①×2+②得到 2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
故答案为：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
（6）容器①中反应进行到t min时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液n（NaOH）=0.2L×5mol/L=1mol，将其完全吸收，n（CO₂）：n（NaOH）=0.6：1=3：5，依据二氧化碳和氢氧化钠反应特征，n（CO₂）：n（NaOH）=1：2，反应生成碳酸钠，n（CO₂）：n（NaOH）=1：1，反应生成碳酸氢钠，所以判断反应产物为碳酸钠和碳酸氢钠，配平书写离子方程式为：3CO₂+5OH^-═2CO₃^2-+HCO₃^-+2H₂O；
故答案为：3CO₂+5OH^-═2CO₃^2-+HCO₃^-+2H₂O．

点评 本题考查反应能量变化，盖斯定律计算应用，化学平衡的影响因素分析判断，平衡判断和平衡常数的计算是解题关键，题目难度中等．