Question

4．2014年初，霧霾天氣多次肆虐我國(guó)中東部地區(qū)．其中，汽車(chē)尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一．（1）汽車(chē)尾氣凈化的主要原理為2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+N₂（g）．在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時(shí)間（t）的變化曲線(xiàn)如下圖所示．據(jù)此判斷：
①該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”“＜”）．
②在T₂溫度下，0～2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=0.025mol•L^-1•s^-1．
③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖甲中畫(huà)出c（CO₂）在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線(xiàn)．

④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，圖乙示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd（填代號(hào)）．
（2）已知：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₃
則反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）的△H=△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃
（3）某實(shí)驗(yàn)小組用50mL 0.50mol•L^-1 NaOH 溶液和30mL 0.50mol•L^-1硫酸溶液進(jìn)行中和熱的測(cè)定．實(shí)驗(yàn)數(shù)值結(jié)果比57.3kJ•mol^-1偏小，產(chǎn)生此實(shí)驗(yàn)偏差的原因可能是（填字母）a、d．
a．實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差
b．量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)
c．一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中
d．用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接測(cè)定H₂SO₄溶液的溫度．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)先拐先平，溫度高飛行，T₁＞T₂，結(jié)合縱坐標(biāo)二氧化碳濃度變化和平衡移動(dòng)原理分析判斷反應(yīng)的熱量變化；
②由圖可知，T₂溫度平衡時(shí)，二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO₂），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（N₂）；
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng)，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度與溫度T₁到達(dá)平衡時(shí)相同；
④A、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化；
B、到達(dá)平衡后，溫度為定值，平衡常數(shù)不變，結(jié)合反應(yīng)熱判斷隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)溫度變化，判斷溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響；
C、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，最后不再變化；
D、到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化；
（2）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；
（3）a．實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果必須好；
b．量取NaOH溶液的體積時(shí)視線(xiàn)要和凹液面相平；
c．允許分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中；
d．用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后，要將溫度計(jì)回零直再測(cè)定H₂SO₄溶液的溫度．

解答 解：（1）①根據(jù)圖1，可知T₁＞T₂，溫度越高n（CO₂）越小，則正反應(yīng)方向△H＜0，
故答案為：＜；
②由圖可知，T₂溫度時(shí)2s到達(dá)平衡，平衡時(shí)二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，故v（CO₂）=$\frac{0.1mol/L}{2s}$=0.05mol/（L•s），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（N₂）=0.5v（CO₂）=0.5×0.05mol/（L•s）=0.025mol/（L•s），
故答案為：0.025mol/（L•s）；
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng)，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度與溫度T₁到達(dá)平衡時(shí)相同，故c（CO₂）在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線(xiàn)為：，
故答案為：；
④a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時(shí)刻V_正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖象與實(shí)際符合，故b正確，
c、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時(shí)刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：bd；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₃
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算（①×2+②-③）×$\frac{1}{2}$得到，
反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）的△H=△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃
故答案為：=△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃；
（3）a．裝置保溫、隔熱效果差，測(cè)得的熱量偏小，中和熱的數(shù)值偏小，故a錯(cuò)誤；
b．量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)，會(huì)導(dǎo)致所量的氫氧化鈉體積偏大，放出的熱量偏高，中和熱的數(shù)值偏大，故b正確；
c．盡量一次快速將NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，不允許分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，故c錯(cuò)誤；
d．溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接插入稀H₂SO₄測(cè)溫度，硫酸的起始溫度偏高，測(cè)得的熱量偏小，中和熱的數(shù)值偏小，故d錯(cuò)誤．
故答案為：a、d．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律、化學(xué)平衡移動(dòng)和物質(zhì)的量計(jì)算，難度中等，其中熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)，和焓變的計(jì)算，并能分析化學(xué)平衡中轉(zhuǎn)化率曲線(xiàn)的變化，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵．