Question

【題目】為了減少 CO 對大氣的污染，某研究性學習小組擬研究 CO 和 H2O 反應轉化為綠色能源H2。已知：

2CO(g)＋O2(g) =2CO2(g)； H＝－566kJ·moL－1

2H2(g)＋O2(g) =2H2O(g)； H＝－483.6kJ·moL－1

H2O(g) =H2O(l)； H＝－44.0kJ·moL－1

(1)表示氫氣燃燒熱的化學方程式中 △H＝__________。

(2)寫出CO和 H2O(g)作用生成 CO2 和 H2 的熱化學方程式____________________________________________。

(3)往 1L 體積不變的容器中加入 0.200mol CO 和 1.00mol H2O(g)，在 t℃時反應并達到平衡，若該反應的化學平衡常數 K＝1(方程式中各物質前化學計量數為最簡比)，則 t℃時 CO 的轉化率為____；反應達到平衡后，升高溫度，此時平衡常數將__________ (填“變大”、 “不變”或“變小”)，平衡將向__________ (填“正”或“逆”)方向移動。

Answer 1

【答案】-285.8 CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) △H=-41.2KJmoL-1 50% 變小

【解析】

(1)通常條件下，1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出的熱量為氫氣的燃燒熱，利用蓋斯定律，根據已知熱化學方程式乘以合適的系數進行相應加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數進行相應的加減，據此書寫判斷；

(2)利用蓋斯定律，根據已知熱化學方程式乘以合適的系數進行相應加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數進行相應的加減；

(3)令參加反應的CO的物質的量為nmol，利用三段式用n表示出平衡時各組分的物質的量，用物質的量代替濃度代入平衡常數計算n的值，再利用轉化率定義計算；升高溫度平衡向吸熱反應移動，結合(2)中的熱化學方程式判斷，升高溫度平衡移動方向，據此進行判斷溫度對平衡常數的影響。

(1) 已知：①2H2(g)＋O2(g) =2H2O(g) △H=-483.6KJmoL-1；②H2O(g) =H2O(l) △H=-44.0KJ moL-1，根據蓋斯定律，①×+②得H2(g)＋O2(g) =H2O(l) △H=×（-483.6KJmoL-1）+（-44.0KJmoL-1）=-285.8KJmoL-1；故答案為：-285.8；

(2)已知：①2CO(g)＋O2(g) =2CO2(g) △H=-566kJmoL-1；②2H2(g)＋O2(g) =2H2O(g) △H=-483.6KJmoL-1，根據蓋斯定律，①-②得2CO(g)+2H2O(g)=2H2(g)+2CO2(g) △H=-566kJmoL-1-（-483.6KJmoL-1）=-82.4KJmoL-1，即CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) △H=-41.2KJmoL-1，故答案為：CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) △H=-41.2KJmoL-1；

(3) 令參加反應的CO的物質的量為nmol，則：

CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)

開始（mol）：0.200 1.00 0 0

變化（mol）：n n n n

平衡（mol）：0.200-n 1.00-n n n

所以=1，解得n=，故t℃時CO的轉化率為×100%=6.67%；由(2)可知該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數變小，故答案為：50%；變小；逆；