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)         

某研究小組分別在體積均為2 L的恒容密閉容器中加入一定量的反應物，使其發生反應，相關數據如下：

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

（1）計算容器②中反應的平衡常數K=          （計算結果保留兩位小數）。

（2）容器③中反應達平衡時，CO的轉化率為             。

（3）容器①中反應達平衡這段時間，化學反應速率v (H₂) =               。

（4）該反應的正反應為        （填“吸熱”或“放熱”）反應，理由是            。 

（5）下列敘述正確的是              （填字母序號）。

a．平衡時，容器①和容器②中CO₂的體積分數相等

b．反應達平衡狀態時，Q₂ > Q₁ > 32.8 kJ

c．達到平衡的時間：t₂ > t₁>2.5 min

d．該反應的熱化學方程式可表示為：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)     △H＝－41 kJ/mol

（6）容器②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，得到的溶液中所有離子的物質的量濃度由大到小的順序為                     。

 

Answer 1

【答案】

（1）0.17（2分）

（2）80℅（2分） 

（3）0.04mol·L^-1・min^-1（2分）

（4）吸熱（2分）；升高溫度，反應物的轉化率增大（2分）

（5）a（2分）

（6）c(Na⁺)> c (CO₃^2-)>c(HCO₃^-)>c(OH^-)>c(H⁺)（2分）

【解析】

試題分析：（1）②和①為等效平衡，轉化率相等，為40%，所以K=（0.8×0.8）/(1.2×3.2)=0.17。

（2）CO₂的量為1.6mol，所以CO也轉化了1.6mol，轉化率為1.6/2=80%。（3）v (H₂) =0.4/(2×5)=0.04mol·L^-1・min^-1。（4）比較反應②、③，升高溫度，反應物的轉化率增大，所以為吸熱。（5）a．①和②為等效平衡所以體積分數相等，a正確。b．達到平衡后Q₂ > Q₁ =32.8 kJ，b錯。c．由于③的溫度比②高，所以③的反應速率更快，時間更短，c錯。d．△H>0，d錯。（6）按照方程式計算，碳酸鈉有0.4mol，碳酸氫鈉有0.05mol，而碳酸根發生水解，濃度比鈉離子低，其次是碳酸氫根，而由于碳酸根水解，碳酸氫根水解，氫氧根離子比氫離子濃度高，即：c(Na⁺)> c (CO₃^2-)>c(HCO₃^-)>c(OH^-)>c(H⁺)。

考點：化學反應平衡，鹽類水解

點評：本題將化學反應平衡與鹽類水解相結合，考點綜合，學生需牢固掌握這兩部分知識。