Question

工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應制取氫氣．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）的平衡常數隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	500	600	850
平衡常數K	10	9	1

請回答下列問題：
（1）上述正反應方向是

 

反應（選填“放熱”或“吸熱”）．
（2）T℃時在體積為10L的反應器中，通入一定量的CO和H₂O（g）發(fā)生上述反應，CO和H₂O（g）濃度變化如右圖，4min時達到平衡．則0～4min的平均反應速率v（CO）=

 

mol/（L?min），T℃

 

850℃
（選填“大于”、“等于”或“小于”）．
（3）研究在相同溫度下（850℃，K=l）分別在體積均為1L的兩個恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應物，使其發(fā)生反應，根據相關數據完成下表的空白處：

容器編號	起始時各物質物質的量（單位：mol）				達到平衡時H2的體積分數	結論
	CO	H2O	CO2	H2
1	1	4	0	0
2	2	8	0	0

（4）下列關于（3）的研究敘述正確的是

 

（填字母序號）．
a．平衡時，兩容器中CO₂的濃度相等
b．平衡時，兩容器中氣體密度相等
c．反應開始時，兩容器中反應的化學反應速率相等
d．反應達平衡狀態(tài)時，容器②放出的熱量是①的兩倍
（5）工業(yè)上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以進一步制備聯氨（N₂H₄）等．
已知：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ/mol
寫出氣態(tài)聯氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）由表中數據可知，升高溫度，平衡常數減小，則正反應應為放熱反應；
（2）根據v=

△c

△t

計算反應速率，計算出平衡時各物質的濃度，以此計算出Qc，與平衡常數相比較，可確定反應的溫度范圍；
（3）利用平衡常數計算；
（4）兩容器中反應物的物質的量不同，達到平衡時，2容器的濃度、密度、壓強較大；
（5）利用蓋斯定律計算．

解答： 解：（1）由表中數據可知，升高溫度，平衡常數減小，則正反應應為放熱反應，故答案為：放熱；
（2）0～4min的平均反應速率v（CO）=

2.0mol/L-0.8mol/L

4min

=0.3mol/（L?min），
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始（mol/L）2.0     3.0       0       0
轉化（mol/L）1.2     1.2       1.2     1.2
平衡（mol/L）0.8     1.8       1.2     1.2
k=

1.2×1.2

0.8×1.8

=1，則反應的溫度為850℃，
故答案為：0.3；等于；
（3）容器1中，CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始（mol/L） 1.0    4.0        0      0
轉化（mol/L）x        x         x     x
平衡（mol/L）1-x     4-x        x     x
則

x×x

(1-x)×(4-x)

=1，x=0.8，
達到平衡時H₂的體積分數為

0.8

5

×100%=16%，
容器2中，CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始（mol/L） 2.0     8.0      0       0
轉化（mol/L） y       y        y       y
平衡（mol/L）2-y      8-y      y       y
則

y×y

(2-y)×(8-y)

=1，x=1.6，
達到平衡時H₂的體積分數為

1.6

10

×100%=16%，
由以上計算可知兩種容器中氫氣的體積分數都為16%，由此可知兩邊氣體計量數相等的可逆反應，增加體系壓強，轉化率不變，
故答案為：16%；16%；兩邊氣體計量數相等的可逆反應，增加體系壓強，轉化率不變；
（4）兩容器中反應物的物質的量不同，達到平衡時，2容器的濃度、密度、壓強較大，因轉化率相等，則反應達平衡狀態(tài)時，容器②放出的熱量是①的兩倍，
故答案為：d；
（5）已知：①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
②NO₂（g）?

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ/mol
③N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ/mol，
利用蓋斯定律將③×2-②×2-①可得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=2×（-534.0kJ/mol）-2×（-26.35kJ/mol）-（+67.7kJ/mol）=-1083kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083kJ/mol．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡的計算以及蓋斯定律的運用，綜合考查學生的分析能力和計算能力，為高考常見題型注意把握平衡常數的計算和運用，難度中等．