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)某研究小组分别在体

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)某研究小组分别在体积均为2 L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其发生反应,相关数据如下:
容器
编号
温度
/℃
起始量/mol 平衡量/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
650 1 2 0.4 0.4 5 16.4kJ
650 2 4 t1 Q1 kJ
900 2 4 1.6 1.6 t2 Q2 kJ
(1)计算容器②中反应的平衡常数K=______(计算结果保留两位小数).
(2)容器③中反应达平衡时,CO的转化率为______.
(3)容器①中反应达平衡这段时间,化学反应速率v (H2)=______.
(4)该反应的正反应为______(填“吸热”或“放热”)反应,理由是______.
(5)下列叙述正确的是______(填字母序号).
a.平衡时,容器①和容器②中CO2的体积分数相等
b.反应达平衡状态时,Q2>Q1>32.8kJ
c.达到平衡的时间:t2>t1>2.5min
d.该反应的热化学方程式可表示为:CO(g)+H2O(g);CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol
(6)容器②中反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6mol.若用200mL 5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,得到的溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为______.
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e网情不深 幼苗

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解题思路:(1)计算出各物质的平衡浓度,根据方程式计算平衡常数;
(2)根据方程式结合平衡物质的量计算转化率;
(3)根据v=[△c/△t]计算;
(4)因反应前后气体的体积不变,则增大压强平衡不移动,所以②中CO2的物质的量应为0.8mol,而③为1.6mol,说明升高温度平衡向正方向移动;
(5)①②平衡状态相同,结合外界条件对平衡移动的影响进行分析;
(6)n(NaOH)=1mol,反应生成碳酸钠和碳酸氢钠,以此进行判断.

(1)容器②与①温度相同,则平衡常数相等,可根据①计算:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
起始量(mol) 12 0 0
变化量(mol) 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡量(mol) 0.61.6 0.4 0.4
k=[0.4×0.4/0.6×1.6]=0.17,
故答案为:0.17;
(2)CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
起始量(mol)2 4 0 0
变化量(mol)1.61.61.6 1.6
平衡量(mol) 0.42.41.6 1.6
CO的转化率为[1.6/2×100%=80%,
故答案为:80%;
(3)v (H2)=

0.4mol
2L
5min]=0.04mol/(L•min),
故答案为:0.04mol/(L•min);
(4)因反应前后气体的体积不变,则增大压强平衡不移动,所以②中CO2的物质的量应为0.8mol,而③为1.6mol,说明升高温度平衡向正方向移动,则正反应为吸热反应,
故答案为:吸热;升高温度,反应物的转化率增大;
(5)a.因反应前后气体的体积不变,则增大压强平衡不移动,则平衡时,容器①和容器②中CO2的体积分数相等,故a正确;
b.容器①和容器②平衡状态相同应有Q1=32.8kJ,故b错误;
c.升高温度,反应速率增大,应有达到平衡的时间:t2<2.5min,故c错误;
d.正反应为吸热反应,该反应的热化学方程式可表示为:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+41kJ/mol,故d错误;
故答案为:a;
(6)n(NaOH)=1mol,CO2的物质的量为0.6mol,反应生成碳酸钠和碳酸氢钠,设生成碳酸钠xmol,碳酸氢钠ymol,则有


x+y=0.6
2x+y=1,解之得x=0.4,y=0.2,
二者水解都呈碱性,则有c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+).
故答案为:c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+).

点评:
本题考点: 化学平衡的计算;化学平衡建立的过程;离子浓度大小的比较.

考点点评: 本题综合考查化学平衡,侧重于等效平衡、化学平衡的影响因素以及离子浓度的大小比较等问题的考查,题目难度较大,注意比较表中数目,要具有对数据的处理和分析能力.

1年前

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