Question

2013年9月，中國華北華中地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的霧霆天氣，北京、河北、河南等地的空氣污染升為6級空氣污染，屬于重度污染。汽車尾氣、燃煤廢氣、冬季取暖排放的CO2等都是霧履形成的原因。

（1）汽車尾氣凈化的主要原理為;2NO(g)＋2CO(g) N2（g)＋2CO2（g)　 △H＜0，在一定溫度下，在一體積固定的密閉容器中充入一定量的NO和CO在t1時刻達到平衡狀態(tài)。

①能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是＿＿＿＿。

A.在單位時問內(nèi)生成1mol CO2的同時消耗了lmol CO

B．混合氣體的密度不再改變

C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

D.混合氣體的壓強不再變化

②在t2時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t3時刻達到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件。請在右圖中補充畫出從t2到t4時刻正反應(yīng)速率隨時間的變化曲線：

??

③若要同時提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的措施有_____、____。（寫出2個）

(2）改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染，通常可將水蒸氣通過紅熱的碳得到水煤氣，其反應(yīng)原理為C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) △H＝+131.3kJ/mol。

①該反應(yīng)在___下能自發(fā)進行（填“高溫”或“低溫”）。

②煤氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S可用足量的Na2C03溶液吸收，該反應(yīng)的離子方程式為____。（已知：H2S： Ka1＝9.1×10-8；Ka2＝1.1×10-12。H2CO3：Ka1＝4.30×10-7；Ka2＝5.61×10-11）

(3）已知反應(yīng)：CO(g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），現(xiàn)將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中進行反應(yīng)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗	溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	達平衡所需時間/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

 

①實驗1條件下平衡常數(shù)K＝______（保留小數(shù)點后二位）。

②實驗3中，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a、b必須滿足的關(guān)系是______。

③該反應(yīng)的△H ______0(填“＜”或“＞”）；若在9000C時，另做一組實驗，在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2，則此時υ正______υ逆（填“＜”，“＞”，“＝”）。

 

Answer 1

【答案】

（1）①CD（2分） ②（2分）

③增大壓強、向容器中再充入CO氣體（2分）

（2）①高溫（1分）②CO32-+H2S＝HCO3-+HS-

（3）①2.67（2分） ②a＜b（2分） ③＜（1分）；＜（2分）

【解析】

試題分析：（1）①在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，則A、在單位時問內(nèi)生成1mol CO2的同時消耗了lmol CO，二者的反應(yīng)方向是一致的，在任何條件下均成立，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A不正確；B、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此混合氣體的密度不再改變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B不正確；C、混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C正確；D、正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，即壓強是減小的，因此混合氣體的壓強不再變化可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D正確，答案選CD。

②t2時刻是平衡狀態(tài)，此時將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，壓強降低，正逆反應(yīng)速率均瞬間降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此在其他條件不變的情況下，其圖像可以表示為。

③若要同時提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，則平衡必須向正反應(yīng)方向移動。由于正方應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng)，因此采取的措施有增大壓強、向容器中再充入CO氣體。

（2）①由熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)為焓增、熵增過程，即△H＞0、△S＞0，必須滿足△G=△H-T△S＜0反應(yīng)才能自發(fā)進行，所以在高溫下能夠自發(fā)進行。

 ②由于Ka2＝5.61×10-11＜Ka1＝9.1×10-8＜Ka1＝4.30×10-7、Ka2＝5.61×10-11＞Ka2＝1.1×10-12，所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應(yīng)的離子方程式為：CO32-+H2S＝HCO3-+HS-。

(3)①  ??? H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始濃度   1mol/L   2mol/L     ???? 0       ??? 0

轉(zhuǎn)化濃度  0.8mol/L   0.8mol/l  ??? 0.8mol/l  0.8mol/l

平衡濃度  0.2mol/L  1.2mol/L  ??? 0.8mol/l  0.8mol/l

所以平衡常數(shù)K＝＝2.67

②增大水蒸氣的濃度可以提高CO的轉(zhuǎn)化率，因此實驗3中，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a、b必須滿足的關(guān)系是a＜b。

③根據(jù)表中1、2數(shù)據(jù)可知，實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%，則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)放熱，則該反應(yīng)的△H＜ 0；實驗2條件下平衡常數(shù)，需要列式計算平衡濃度

H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始濃度   0.5mol/L   1mol/L     ???? 0       ??  0

轉(zhuǎn)化濃度  0.2mol/L   0.2mol/l  ??? 0.2mol/l  0.2mol/l

平衡濃度  0.3mol/L  0.8mol/L  ??? 0.2mol/l  0.2mol/l

則K==0.17

若在9000C時，另做一組實驗，在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2，則此時＝0.2＞0.17，這說明反應(yīng)在向逆反應(yīng)方向進行，因此υ正＜υ逆。

考點：考查反應(yīng)自發(fā)性、平衡狀態(tài)判斷、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及平衡常數(shù)的有關(guān)計算與應(yīng)用