Question

某興趣小組做了如下實(shí)驗(yàn)：取兩支試管，試管A中加入約1 g Na₂CO₃固體粉末，試管B中加入約1 g NaHCO₃固體粉末；在兩試管內(nèi)同時(shí)加入約2 mL 3 mol/L的鹽酸；觀察現(xiàn)象，待反應(yīng)停止后，用手觸摸兩試管外壁。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下：

①兩試管中的反應(yīng)都較快，產(chǎn)生無色無味的氣體，但試管B反應(yīng)更劇烈；

②反應(yīng)停止后，用手觸摸試管外壁，發(fā)現(xiàn)試管A發(fā)熱，試管B變得冰涼。

該小組同學(xué)查閱資料，得到了Na₂CO₃(aq)與鹽酸反應(yīng)過程中的能量變化示意圖如下。

(注：碳酸鈉與碳酸氫鈉的溶解過程的熱效應(yīng)忽略不計(jì))

請(qǐng)回答下列問題：

(1)為什么試管B中產(chǎn)生氣泡的速率更快？__________________。

(2)請(qǐng)寫出CO與H^＋反應(yīng)生成CO₂和H₂O的熱化學(xué)方程式：________________。

(3)相同條件下，結(jié)合H^＋的能力：CO________HCO(填“>”、“＝”或“<”)。

(4)HCO＋H^＋===CO₂↑＋H₂O是一個(gè)________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)，該反應(yīng)在常溫常壓下能自發(fā)進(jìn)行的原因是________。

Answer 1

解析：本題考查了反應(yīng)熱、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡知識(shí)，意在考查考生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的綜合運(yùn)用能力。(1)CO＋H^＋===HCO、HCO＋H^＋===H₂O＋CO₂↑，可見，碳酸鈉需兩步反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，而碳酸氫鈉只需后一步即可生成二氧化碳。(2)根據(jù)碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)過程中的能量變化示意圖可以得出：CO(aq)＋2H^＋(aq)===CO₂(g)＋H₂O(l)　ΔH＝(ΔH₁＋ΔH₂＋ΔH₃)kJ/mol。(3)相同條件下，CO結(jié)合H^＋的能力強(qiáng)。(4)HCO＋H^＋===H₂O＋CO₂↑是一個(gè)吸熱反應(yīng)，因該反應(yīng)的熵增效應(yīng)大于吸熱效應(yīng)，故該反應(yīng)在常溫常壓下能夠自發(fā)進(jìn)行。

答案：(1)CO＋H^＋===HCO，HCO＋H^＋===CO₂↑＋H₂O，碳酸鈉需兩步反應(yīng)產(chǎn)生CO₂，碳酸氫鈉只需最后一步即可(2分)

(2)CO(aq)＋2H^＋(aq)===CO₂(g)＋H₂O(l)　ΔH＝(ΔH₁＋ΔH₂＋ΔH₃)kJ/mol(2分)

(3)>(1分)

(4)吸(1分)　常溫常壓下，該反應(yīng)的熵增效應(yīng)大于吸熱效應(yīng)(1分)