Question

（14分）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＝－41 kJ/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         （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                  %。

（3）计算容器②中反应的平衡常数K=                    。

（4）下列叙述正确的是              （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 > 65.6 kJ

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：

（5）已知：2H₂ (g) + O₂ (g) = 2H₂O (g)   ΔH＝－484 kJ/mol，写出CO完全燃烧生成CO₂的热化学方程式：                                       。

（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0.6 mol。若用200 mL 5 mol/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）                  。

Answer

（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）正反应是放热反应，所以反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量小于生成物分子化学键形成时所释放的总能量。

（2）放出热量32.8 kJ，所以消耗的CO是32.8 kJ÷41 kJ/mol＝0.8mol，所以CO的转化率是0.8÷1×100％＝80％。

（3）因为温度相同，所以平衡时容器②中的平衡常数和容器①中是相同的，即

（4）因为反应前后体积不变，所以两容器中的平衡是等效的，因此a正确。容器②中反应达平衡状态时，Q ＝ 65.6 kJ，b不正确。容器②中反应物的浓度大，反应速率快，c不正确。容器①中水蒸气的变化量是0.8mol，反应速率应该是，d不正确，答案选a。

（5）根据盖斯定律可知，反应①CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)          △H＝－41 kJ/mol和反应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溶液中含有氢氧化钠是1mol，所以根据原子守恒可知，生成碳酸钠和碳酸氢钠分别是0.4mol和0.2mol，所以方程式为3CO2 + 5OH- === 2CO32- + HCO3- + 2H2O。