Question

4．已知：
①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
②C（s）+$\frac{1}{2}$2O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1 
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
④H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
⑤H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
（1）上述反應中，反應物的總能量高于生成物的總能量的是②③④⑤（填序號）；
（2）用一定量水蒸氣通過熾熱的炭層后，測得收集到的水煤氣體積為22.4L（標準狀況下），則該反應過程中吸收的熱量為65.65KJ；
（3）將2.4g炭轉(zhuǎn)化為水煤氣，再將水煤氣完全燃燒生成氣態(tài)物質(zhì)，整個過程的熱效應總和為-78.7kJ•mol^-1；
（4）欲用燃燒法測定某水煤氣（其成分為CO和H₂）中CO的體積分數(shù)，實驗時需要測定的數(shù)據(jù)是第一個堿石灰增加的質(zhì)量（如m g）；
（5）NO和CO的反應的熱化學方程式可以表示為2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g），該反應速率很慢，若使用機動車尾氣催化轉(zhuǎn)化器，可以使尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)排出，上述反應在使用催化器后，K值將不變（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）反應物的總能量高于生成物的總能量即為放熱反應；
（2）根據(jù)C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，則測得收集到的水煤氣體積為22.4L（標準狀況下）即生成CO和H₂各0.5moL，據(jù)此計算；
（3）①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
④H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律①+③+④計算；
（4）取一定量的混合氣體（如標況下V L）充分燃燒，將產(chǎn)物依次通過濃硫酸、堿石灰、堿石灰，后一個堿石灰是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入．測第一個堿石灰增加的質(zhì)量（如m g），則CO的體積分數(shù)為$\frac{\frac{m}{44×22.4}}{V}$據(jù)此分析；
（5）催化劑只改變反應速率，不改變平衡移動．

解答 解：（1）反應物的總能量高于生成物的總能量即為放熱反應，則放熱反應△H＜0，所以上述反應中，反應物的總能量高于生成物的總能量的是②③④⑤，故答案為：②③④⑤；
（2）因為C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，則測得收集到的水煤氣體積為22.4L（標準狀況下）即生成CO和H₂各0.5moL，所以該反應過程中吸收的熱量為131.3×0.5=65.65KJ，故答案為：65.65KJ；
（3）①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
④H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律①+③+④得C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=+131.3-283.0-241.8=-393.5kJ•mol^-1，所以2.4g炭轉(zhuǎn)化為水煤氣，再將水煤氣完全燃燒生成氣態(tài)物質(zhì)，整個過程的熱效應總和為$\frac{2.4}{12}$×（-393.5）=-78.7kJ•mol^-1，故答案為：-78.7kJ•mol^-1；
（4）取一定量的混合氣體（如標況下V L）充分燃燒，將產(chǎn)物依次通過濃硫酸、堿石灰、堿石灰，后一個堿石灰是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入．測第一個堿石灰增加的質(zhì)量（如m g），則CO的體積分數(shù)為$\frac{\frac{m}{44×22.4}}{V}$，所以實驗時需要測定的數(shù)據(jù)是第一個堿石灰增加的質(zhì)量（如m g），故答案為：第一個堿石灰增加的質(zhì)量（如m g）；
（5）催化劑只改變反應速率，不改變平衡移動，所以使用機動車尾氣催化轉(zhuǎn)化器，可以使尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)排出，上述反應在使用催化器后，K值將不變，故答案為：不變．

點評 本題考查知識點較多，注重對吸放熱反應的判斷，反應熱的計算以及催化劑對化學平衡移動的影響等，題目難度中等，（4）為學生解答的易錯點和難點．