Question

工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)制取氫氣：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）+41kJ
完成下列填空：
（1）對(duì)于可逆反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）+41kJ：其他條件不變，降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率將會(huì)

 

（選填“加快”、“不變”或“減慢”）；如圖，在t₁～t₂時(shí)刻該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，t₂時(shí)其他條件不變，增大容器體積，t₃反應(yīng)達(dá)到新平衡，請(qǐng)畫(huà)出t₂～t₃反應(yīng)速率的變化情況及t₃后反應(yīng)速率的趨勢(shì)．
（2）1840年俄國(guó)化學(xué)家蓋斯在總結(jié)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)（熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）的基礎(chǔ)上提出：“定壓或定容條件下的任意化學(xué)反應(yīng)，在不做其它功時(shí)，不論是一步完成的還是幾步完成的，其熱效應(yīng)總是相同的（反應(yīng)熱的總值相等）．”這是著名的蓋斯定律．換句話說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)．                         
已知：2H₂（g）+O₂（g）→2H₂O（g）+484kJ，根據(jù)“蓋斯定律”寫(xiě)出CO完全燃燒生成CO₂的熱化學(xué)方程式：

 

．
（3）反應(yīng)后得到氫氣較高純度的氣體，但是為了得到成品氫氣之前（即收集氫氣之前）一定要進(jìn)行的步驟是

 

．
（4）某小組研究在相同溫度下該反應(yīng)過(guò)程中的能量變化．他們分別在體積均為V L的兩個(gè)恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應(yīng)物，使其在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)．相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器編號(hào)	起始時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol				達(dá)到平衡的時(shí)間/min	達(dá)平衡時(shí)體系能量的變化/kJ
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	t1		放出熱量：32.8kJ
②	2	8	0	0	t2		放出熱量：Q

容器①中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為

 

%，計(jì)算容器②中反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．（4題要求寫(xiě)出具體數(shù)值）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題,化學(xué)反應(yīng)速率專題

分析：（1）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析判斷，降溫減小反應(yīng)速率；t₂時(shí)其他條件不變，增大容器體積，t₃反應(yīng)達(dá)到新平衡和原來(lái)平衡相同，因?yàn)橘M(fèi)用前后氣體體積不變，壓強(qiáng)改變平衡不動(dòng)，但反應(yīng)速率減�。�
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需讓化學(xué)方程式；
（3）反應(yīng)過(guò)程中氫氣中含有一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w需要除去；
（4）依據(jù)反應(yīng)①熱量變化結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算消耗一氧化碳物質(zhì)的量計(jì)算轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)②和反應(yīng)①在相同溫度下進(jìn)行，平衡常數(shù)不變，依據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到．

解答： 解：（1）對(duì)于可逆反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）+41kJ：其他條件不變，降低溫度，反應(yīng)速率減慢，在t₁～t₂時(shí)刻該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，t₂時(shí)其他條件不變，增大容器體積，壓強(qiáng)減小，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡不動(dòng)，但反應(yīng)速率減小，t₃反應(yīng)達(dá)到新平衡時(shí)的圖象為：，

故答案為：減慢；；

（2）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）+41kJ
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）+484kJ
依據(jù)蓋斯定律①×2+②得到2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）+566KJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
故答案為：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
（3）將混合氣體進(jìn)行除去CO和CO₂的操作，CO₂用水（或堿液）溶去，CO用含氨蟻酸亞銅（或含氨乙酸亞銅）溶液除去；
故答案為：將混合氣體進(jìn)行除去CO和CO₂的操作；
（4）依據(jù)反應(yīng)①熱化學(xué)方程式計(jì)算，
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
起始量（mol）  1      4         0        0        41KJ
變化量（mol） 0.8   0.8        0.8      0.8      32.8KJ
平衡量（mol）0.2    3.2        0.8      0.8
一氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率=

0.8mol

1mol

×100%=80%，
反應(yīng)①②在相同溫度下進(jìn)行，平衡常數(shù)相同，依據(jù)（2）結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

0.8mol 2L × 0.8mol 2L

0.2mol 2L × 3.2mol 2L

=1，
故答案為：80%；1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)能量變化，蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，題目難度中等，平衡判斷和平衡常數(shù)的計(jì)算是解題關(guān)鍵，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，提高學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．