Question

碳和碳的化合物在人類生產(chǎn)、生活中的應用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的生活方式．
（1）甲烷燃燒時放出大量的熱，可作為能源應用于人類的生產(chǎn)和生活．
已知①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）；△H₁=

-1214.6kJ

mol

；②CO₂ （g）═CO （g）+

1

2

O₂（g）；△H₂=

+283kJ

mol

則甲烷燃燒熱的熱化學方程式為

 

．
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中，以v（H₂）表示的平均反應速率為：

 

 mol/L?min．
②該反應的正反應為

 

（填“吸”或“放”）熱反應；
③若要使實驗3達到平衡狀態(tài)時各物質的體積分數(shù)與實驗2分別相等，則a、b應滿足的關系是

 

（用含a、b表示）．

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

專題：

分析：（1）甲烷燃燒熱的熱化學方程式，應為1mol甲烷燃燒生成二氧化碳與液態(tài)水，根據(jù)蓋斯定律構造；
（2）①根據(jù)v=

△c

△t

計算v（CO₂），根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（H₂）；
②計算650℃、900℃的平衡常數(shù)，判斷升高溫度平衡的移動方向，根據(jù)溫度對平衡移動影響判斷；
③使實驗3達到平衡狀態(tài)時各物質的體積分數(shù)與實驗2分別相等，為等效平衡，該反應為反應前后氣體的體積不發(fā)生變化，滿足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可．

解答： 解：（1）已知①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）；△H₁=-1214.6kJ/mol；
②CO₂ （g）═CO （g）+

1

2

O₂（g）；△H₂=+283kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，①-②×2得2CH₄（g）+4O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）；△H=-1780.66kJ/mol；
所以甲烷燃燒熱的熱化學方程式為CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3 kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3 kJ/mol；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，平衡時n（CO₂）=1.6mol，所以v（CO₂）=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol/（L?min），根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v（H₂）=v（CO₂）=0.16mol/（L?min），故答案為：0.16；
②反應各組分的化學計量數(shù)為1，故可以用物質的量代替濃度計算平衡常數(shù)．
650℃時到達平衡：H₂O（g）+CO（g）??CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol）：2        4          0       0
變化（mol）：1.6      1.6        1.6     1.6
平衡（mol）：0.4      2.4        1.6     1.6
所以650℃的平衡常數(shù)k=

1.6×1.6

0.4×2.4

=

8

3

900℃時到達平衡：H₂O（g）+CO（g）??CO₂（g）+H₂（g），
     開始（mol）：1        2           0       0
    變化（mol）：0.4      0.4        0.4     0.4
    平衡（mol）：0.6      1.6        0.4     0.4
所以900℃的平衡常數(shù)k=

0.4×0.4

0.6×1.6

=

1

6

．
升高溫度平衡常數(shù)減小，即升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度向吸熱反應移動，故正反應為放熱反應，
故答案為：放；
③使實驗3達到平衡狀態(tài)時各物質的體積分數(shù)與實驗2分別相等，為等效平衡，該反應為反應前后氣體的體積不發(fā)生變化，滿足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可，即b=2a，故答案為：b=2a．

點評：本題考查元素化合物的推斷、燃燒熱及熱化學方程式、化學反應速率與化學平衡計算、等效平衡等，難度中等，Ⅰ中關鍵是推斷元素，需要學生具有扎實的基礎，Ⅱ中（2）②為易錯點，需要根據(jù)平衡常數(shù)判斷，不是簡單的平衡移動，注意平衡常數(shù)的運用．