Question

（14分）工業上利用CO和水蒸氣在一定條件下發生反應制取氫氣：
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生反應。相關數據如下：

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）計算容器②中反應的平衡常數K=                   。
（4）下列敘述正確的是              （填字母序號）。
a．平衡時，兩容器中H₂的體積分數相等
b．容器②中反應達平衡狀態時，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，反應的化學反應速率為：
（5）已知：2H₂ (g) + O₂ (g) ="=" 2H₂O (g)  ΔH＝－484 kJ/mol，寫出CO完全燃燒生成CO₂的熱化學方程式：                                                     。
（6）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

（1）小于（答“<”不扣分） （2）80  （3）1  （4）a
（5）2CO(g) + O₂(g) ="==" 2CO₂(g)   △H =" -566" kJ/mol 
（6）3CO₂ + 5OH^- ="==" 2CO₃^2- + HCO₃^- + 2H₂O

試題分析：（1）該反應是放熱反應，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）容器①中反應達平衡時，放出熱量為32.8 kJ，因為1molCO完全轉化時放出熱量是41 kJ，說明轉化的CO為32.8/41=0.8，即CO的轉化率為80%。
（3）因為溫度沒有變化，容器②與容器①中反應的平衡常數完全一樣，容器①中反應的平衡常數為，即容器②中K=1。
（4）因為兩個平衡的溫度相同，加入的量成比例，達到平衡時各物質的量也成比例增加，兩容器中H₂的體積分數相等；容器②中反應達平衡狀態時，放出的熱量是容器①的2倍，Q ="65.6" kJ；容器②的濃度大，化學反應速率要大；容器①中，反應的化學反應速率應該是。
（5）CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)；△H＝－41 kJ/mol為①，2H₂ (g) + O₂ (g) ="=" 2H₂O (g)；ΔH＝－484 kJ/mol為②，①×2+②即可以達到方程式2CO(g) + O₂(g) ="==" 2CO₂(g)；△H =" -566" kJ/mol。
（6）CO₂的物質的量為0.6 mol，1 mol的NaOH溶液與其完全反應，則產物有CO₃^2-、 HCO₃^-。根據反應物的物質的量之比可以寫出方程式為3CO₂ + 5OH^- ="==" 2CO₃^2- + HCO₃^- + 2H₂O。
點評：本題以制取氫氣為載體，著重考查化學反應速率、化學平衡及熱化學方程式等理論知識，綜合性較強，屬于難度較大的習題。