Question

（1）俄羅斯最近研制的一種名為“阿采塔姆”的新型燃料，可大幅度提高火箭運(yùn)載量，這種燃料的成分是乙炔和液氨．
①已知：25℃，101KPa下，1g乙炔完全燃燒生成CO₂（g）、H₂O（l）放出50kJ的熱，試寫出表示乙炔燃燒熱的熱化學(xué)方程式

 

．
②又知熱化學(xué)方程式：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ?mol^-1
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
ⅰ試完成以下熱化學(xué)方程式：
4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=

 

kJ?mol^-1
ⅱ在一定溫度下，向一個(gè)容積不變的容器中，通入5molN₂（g）和H₂（g）的混合氣體，并裝入固體催化劑，使之反應(yīng)．平衡時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起始時(shí)的80%，則反應(yīng)過(guò)程中共放熱

 

kJ．
（2）已知：CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

t/℃	700	800	850	1000	1200
K	2.6	1.7	1.0	0.9	0.6

回答以下問(wèn)題：
①該反應(yīng)逆反應(yīng)為

 

反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．
②容器容積不變，850℃時(shí)，能表明反應(yīng)達(dá)到平衡的是

 

A．容器中氣體密度不變
B．容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
C．容器中H₂的濃度不變
D．υ正（H₂O）=υ_逆（CO₂）
③容器容積不變，850℃時(shí)各物質(zhì)平衡濃度為
c（CO₂）=0.4mol?L^-1   c（H₂）=0.1mol?L^-1   c（CO）=xmol?L^-1    c（H₂O）=0.2mol?L^-1
若用a、b、c、d、分別表示CO₂、H₂、CO、H₂O的起始濃度．
ⅰ則x=

 

；
ⅱ則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是

 

．

Answer 1

分析：（1）①依據(jù)燃燒熱概念分析計(jì)算寫出熱化學(xué)方程式，燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量；
②ⅰ、依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
ⅱ、依據(jù)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化計(jì)算得到生成的氨氣，根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)放熱；
（2）①依據(jù)圖表中的平衡常數(shù)，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析判斷；
②反應(yīng)達(dá)到平衡是正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)成分含量保持不變，據(jù)此分析選項(xiàng)；
③ⅰ、依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念列式計(jì)算；
ⅱ、依據(jù)極值轉(zhuǎn)化，結(jié)合等效平衡計(jì)算得到．

解答：解：（1）①25℃，101KPa下，1g乙炔完全燃燒生成CO₂（g）、H₂O（l）放出50kJ的熱，26g乙炔燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱1300KJ，乙炔燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
C₂H₂（g）+

5

2

O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1300KJ/mol，故答案為：C₂H₂（g）+

5

2

O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1300KJ/mol；
②ⅰ、（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ?mol^-1
（2）2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ?mol^-1
（3）H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
由蓋斯定律[（2）+（3）×2]×3-（1）×2得到：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.4KJ/mol，
故答案為：-1266.4；
ⅱ、在一定溫度下，向一個(gè)容積不變的容器中，通入5molN₂（g）和H₂（g）的混合氣體，并裝入固體催化劑，使之反應(yīng)．平衡時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起始時(shí)的80%，物質(zhì)的量為起始的80%，即5mol×80%=4mol，反應(yīng)前后減少1mol，為生成的氨氣物質(zhì)的量，則反應(yīng)過(guò)程中共放熱46.1KJ，故答案為：46.1KJ；
（2）CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
①依據(jù)平衡常數(shù)分析可知，溫度升高，平衡常數(shù)減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向是放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
②A．反應(yīng)是氣體體積不變的 反應(yīng)，質(zhì)量守恒，反應(yīng)過(guò)程中和平衡狀態(tài)，容器中氣體密度都不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A不符合；
B．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，質(zhì)量守恒，反應(yīng)過(guò)程中和平衡狀態(tài)，容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B不符合；
C．反應(yīng)過(guò)程中，容器中H₂的濃度不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C符合；
D．依據(jù)反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比，υ正（H₂O）=υ_逆（CO₂），說(shuō)明二氧化碳正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相同，能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D符合；
故選CD；
③ⅰ、850℃時(shí)的平衡常數(shù)=1，各物質(zhì)平衡濃度為，c（CO₂）=0.4mol?L^-1 c（H₂）=0.1mol?L^-1 c（CO）=xmol?L^-1 c（H₂O）=0.2mol?L^-1
CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念列式得到，K=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

=

x×0.2

0.4×0.1

=1，計(jì)算得到x=0.2mol/L，
故答案為：0.2mol/L；
ⅱ、依據(jù)平衡量轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物的物質(zhì)的量，起始量二氧化碳為0.6mol，氫氣為0.3mol，即
 CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
  0.4         0.1     0.2    0.2
  0.6        0.3        0      0
若用a、b、c、d、分別表示CO₂、H₂、CO、H₂O的起始濃度，利用極值轉(zhuǎn)化，
   CO₂ （g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），根據(jù)平衡濃度可知c=d；
     a        b        c       d
a+c（或a+d）  b+c（或b+d）  0       0
依據(jù)等比等效得到：

a+c

b+c

=

0.6

0.3

=2，a-2b=c或

a+d

b+d

=

0.6

0.3

=2，a-2b=d；
故答案為：a-2b=c 或a-2b=d．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，平衡常數(shù)的概念應(yīng)用和影響因素，平衡標(biāo)志和平衡計(jì)算的分析判斷，等效平衡的理解是難點(diǎn)，題目難度中等．