(14分)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)
△H=-41 kJ/mol
某小組研究在相同溫度下該反應(yīng)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(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 |
起始時各物質(zhì)物質(zhì)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(yīng)過程中,反應(yīng)物分子化學(xué)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(xué)鍵形成時所釋放的總能量。
(2)容器①中反應(yīng)達平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率為 %。
(3)計算容器②中反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。
(4)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(yīng)達平衡狀態(tài)時,Q > 65.6 kJ
c.反應(yīng)開始時,兩容器中反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率相等
d.容器①中,化學(xué)反應(yīng)速率為:
(5)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(xué)方程式: 。
(6)容器①中反應(yīng)進行到t min時,測得混合氣體中CO2的物質(zhì)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(yīng)的離子方程式為(用一個離子方程式表示) 。
(除(5)(6)各3分外,其余每空2分)
(1)小于(2)80(3)1 (4)a (5)2CO(g) + O2(g) === 2CO2(g) △H = -566 kJ/mol
(6)3CO2 + 5OH- === 2CO32- + HCO3- + 2H2O
【解析】(1)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時所吸收的總能量小于生成物分子化學(xué)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(zhuǎn)化率是0.8÷1×100%=80%。
(3)因為溫度相同,所以平衡時容器②中的平衡常數(shù)和容器①中是相同的,即
(4)因為反應(yīng)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(yīng)達平衡狀態(tài)時,Q =
65.6 kJ,b不正確。容器②中反應(yīng)物的濃度大,反應(yīng)速率快,c不正確。容器①中水蒸氣的變化量是0.8mol,反應(yīng)速率應(yīng)該是,d不正確,答案選a。
(5)根據(jù)蓋斯定律可知,反應(yīng)①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
△H=-41 kJ/mol和反應(yīng)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- === 2CO32- + HCO3- + 2H2O。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
容器 編號 |
溫度 /℃ |
起始量/mol | 平衡量/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 | 650 | 1 | 2 | 0.4 | 0.4 | 5 | 16.4kJ |
② | 650 | 2 | 4 | t1 | Q1 kJ | ||
③ | 900 | 2 | 4 | 1.6 | 1.6 | t2 | Q2 kJ |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
溫度/℃ | 1 000 | 1 150 | 1 300 |
平衡常數(shù) | 64.0 | 50.7 | 42.9 |
c3(CO3) |
c3(CO) |
c3(CO3) |
c3(CO) |
容器編號 | 起始時各物質(zhì)物質(zhì)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:32.8kJ | |
② | 2 | 8 | 0 | 0 | t2 | 放出熱量:Q |
4 |
Vt1 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
容器編號 | 起始時各物質(zhì)物質(zhì)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 |
4 |
Vt1 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
容器編號 | 起始時各物質(zhì)物質(zhì)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 |
4 |
Vt1 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
容器編號 | 起始時各物質(zhì)物質(zhì)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 |
4 |
Vt1 |
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