Question

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）+41kJ
完成下列填空：
（1）对于可逆反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）+41kJ：其他条件不变，降低温度，化学反应速率将会

 

（选填“加快”、“不变”或“减慢”）；如图，在t₁～t₂时刻该反应处于平衡状态，t₂时其他条件不变，增大容器体积，t₃反应达到新平衡，请画出t₂～t₃反应速率的变化情况及t₃后反应速率的趋势．
（2）1840年俄国化学家盖斯在总结大量实验事实（热化学实验数据）的基础上提出：“定压或定容条件下的任意化学反应，在不做其它功时，不论是一步完成的还是几步完成的，其热效应总是相同的（反应热的总值相等）．”这是著名的盖斯定律．换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关．                         
已知：2H₂（g）+O₂（g）→2H₂O（g）+484kJ，根据“盖斯定律”写出CO完全燃烧生成CO₂的热化学方程式：

 

．
（3）反应后得到氢气较高纯度的气体，但是为了得到成品氢气之前（即收集氢气之前）一定要进行的步骤是

 

．
（4）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：32.8kJ
②	2	8	0	0	t2		放出热量：Q

容器①中反应达平衡时，CO的转化率为

 

%，计算容器②中反应的平衡常数K=

 

．（4题要求写出具体数值）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,反应热和焓变,化学反应速率的影响因素

专题：化学平衡专题,化学反应速率专题

分析：（1）依据影响化学反应速率的因素分析判断，降温减小反应速率；t₂时其他条件不变，增大容器体积，t₃反应达到新平衡和原来平衡相同，因为费用前后气体体积不变，压强改变平衡不动，但反应速率减小；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（3）反应过程中氢气中含有一氧化碳和二氧化碳气体需要除去；
（4）依据反应①热量变化结合热化学方程式计算消耗一氧化碳物质的量计算转化率；反应②和反应①在相同温度下进行，平衡常数不变，依据化学平衡三段式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到．

解答： 解：（1）对于可逆反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）+41kJ：其他条件不变，降低温度，反应速率减慢，在t₁～t₂时刻该反应处于平衡状态，t₂时其他条件不变，增大容器体积，压强减小，反应前后气体体积不变，平衡不动，但反应速率减小，t₃反应达到新平衡时的图象为：，

故答案为：减慢；；

（2）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）+41kJ
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）+484kJ
依据盖斯定律①×2+②得到2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）+566KJ，则反应的热化学方程式为：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
故答案为：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
（3）将混合气体进行除去CO和CO₂的操作，CO₂用水（或碱液）溶去，CO用含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液除去；
故答案为：将混合气体进行除去CO和CO₂的操作；
（4）依据反应①热化学方程式计算，
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
起始量（mol）  1      4         0        0        41KJ
变化量（mol） 0.8   0.8        0.8      0.8      32.8KJ
平衡量（mol）0.2    3.2        0.8      0.8
一氧化碳平衡转化率=

0.8mol

1mol

×100%=80%，
反应①②在相同温度下进行，平衡常数相同，依据（2）结合平衡常数概念计算=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

0.8mol 2L × 0.8mol 2L

0.2mol 2L × 3.2mol 2L

=1，
故答案为：80%；1．

点评：本题考查反应能量变化，盖斯定律计算应用，化学平衡的影响因素分析判断，题目难度中等，平衡判断和平衡常数的计算是解题关键，有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力．