Question

（10分）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＝－41 kJ/mol

某小組研究在相同溫度下該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。相關數(shù)據(jù)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

（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         （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                  %。

（3）下列敘述正確的是              （填字母序號）。

A、平衡時，兩容器中H₂的體積分數(shù)相等

B、容器②中反應達平衡狀態(tài)時，Q > 65.6 kJ

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，化學反應速率為：

（4）已知：2H₂ (g) + O₂ (g) = 2H₂O (g)   ΔH＝－484 kJ/mol，寫出CO完全燃燒生成CO₂的熱化學方程式：                                    。

（5）容器①中反應進行到t min時，測得混合氣體中CO₂的物質的量為0.6 mol。若用200 ml 、5 mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應的離子方程式為（用一個離子方程式表示）                          。

 

Answer 1

【答案】

（1）小于        （2）80            （3）A

（4）2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)                   ΔH＝－566 kJ•mol－1

（5）3CO₂  +  5OH^-  =  2CO₃^2- + HCO₃^- + 2H₂O

【解析】

試題分析：（1）正反應是放熱反應，所以反應物分子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所釋放的總能量。

（2）放出熱量32.8 kJ，所以消耗的CO是32.8 kJ÷41 kJ/mol＝0.8mol，所以CO的轉化率是0.8÷1×100％＝80％。

（3）因為反應前后體積不變，所以兩容器中的平衡是等效的，因此A正確。容器②中反應達平衡狀態(tài)時，Q=65.6 kJ，B不正確。容器②中反應物的濃度大，反應速率快，C不正確。容器①中水蒸氣的變化量是0.8mol，反應速率應該是v(H₂O)=，D不正確，答案選A。

（5）根據(jù)蓋斯定律可知，反應①CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)         △H＝－41 kJ/mol和反應②2H₂ (g) + O₂ (g) = 2H₂O (g)  ΔH＝－484 kJ/mol，合并，即①×2＋②得到2CO(g) + O₂(g) =2CO₂(g)，所以△H=－41 kJ/mol×2－484 kJ/mol＝－566 kJ/mol。

（6）200 mL 5 mol/L的NaOH溶液中含有氫氧化鈉是1mol，所以根據(jù)原子守恒可知，生成碳酸鈉和碳酸氫鈉分別是0.4mol和0.2mol，所以方程式為3CO₂ + 5OH^- =2CO₃^2- + HCO₃^- + 2H₂O。

考點：化學反應中的熱量變化

點評：本題綜合性強，但比較基礎簡單，主要考查學生化學反應中的能量變化的基本知識。