6.工业上制取氢气时涉及的一个重要反应是:-|||-(g)+(H)_(2)O(g)=!=!= C(O)_(2)(g)+(H)_(2)(g)-|||-已知:-|||-①C(s)+1/2 O2(g)=CO(g) △H1=-110.5 kJ/mol-|||-②H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(g) △H2=-241.8 kJ/mol-|||-③C(s)+O2(g)=CO 2(g) △H3=-393.5 kJ/mol-|||-请写出一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式。

题目解答
答案

解析
本题考查热化学方程式的书写与焓变计算,核心思路是利用盖斯定律,通过已知反应的叠加构造目标反应。关键在于:
- 确定目标反应与已知反应的关系,将已知反应取逆或调整系数;
- 代数叠加已知反应,消去中间物质,得到目标反应;
- 焓变按代数运算规则叠加,注意逆反应焓变符号取反。
步骤1:拆解目标反应与已知反应
目标反应为:
$CO(g) + H_2O(g) \rightarrow CO_2(g) + H_2(g)$
需用已知反应①、②、③的组合构造此式。
步骤2:构造叠加关系
-
逆反应①:
$CO(g) \rightarrow C(s) + \frac{1}{2}O_2(g) \quad \Delta H = +110.5 \, \text{kJ/mol}$
(原反应①的逆过程,焓变符号取反) -
逆反应②:
$H_2O(g) \rightarrow H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \quad \Delta H = +241.8 \, \text{kJ/mol}$
(原反应②的逆过程,焓变符号取反) -
正反应③:
$C(s) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \quad \Delta H = -393.5 \, \text{kJ/mol}$
步骤3:叠加反应式
将上述三式相加:
$\begin{align*}\text{CO(g)} &\rightarrow \text{C(s)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \\\text{H}_2\text{O(g)} &\rightarrow \text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \\\text{C(s)} + \text{O}_2(g) &\rightarrow \text{CO}_2(g) \\\hline\text{CO(g)} + \text{H}_2\text{O(g)} &\rightarrow \text{CO}_2(g) + \text{H}_2(g)\end{align*}$
步骤4:计算总焓变
总焓变为各步骤焓变代数和:
$\Delta H = (+110.5) + (+241.8) + (-393.5) = -41.2 \, \text{kJ/mol}$