(2014•上海模拟)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:

(2014•上海模拟)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
COH2OCO2H2
1400t1放出热量:32.8kJ
2800t2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)
haicheng_qin 1年前 已收到1个回答 举报

kitty-zmn_cc 幼苗

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解题思路:(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.

(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 0.80.8
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.

考点点评: 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.

1年前

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