Question

2013年9月以來，我國(guó)很多地區(qū)大面積出現(xiàn)霧霾，特別是華中華北尤其嚴(yán)重，汽車尾氣、燃煤廢氣和冬季取暖排放的CO₂等都是形成霧霾的原因．
（1）用于凈化汽車尾氣的反應(yīng)為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（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(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)．
①能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

 

A．在單位時(shí)間內(nèi)生成1molCO₂的同時(shí)消耗了1molCO
B．混合氣體的密度不再改變
C．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變
D．混合氣體的壓強(qiáng)不再變化
②在t₂時(shí)刻將容器的容積迅速擴(kuò)大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t₃時(shí)刻達(dá)到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件．請(qǐng)?jiān)谌鐖D1中補(bǔ)充畫出從t₂到t₄時(shí)刻正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化曲線：
（2）CO對(duì)人類生存環(huán)境的影響很大，CO治理問題屬于當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)問題．鎳與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式為
Ni（s）+4CO（g）?Ni（CO）₄（g），鎳與CO反應(yīng)會(huì)造成鎳催化劑中毒．為防止鎳催化劑中毒，工業(yè)上常用SO₂除去CO，生成物為S和CO₂．已知相關(guān)反應(yīng)過程的能量變化如圖2所示，則用SO₂除去CO的熱化學(xué)方程式為

 

．
（3）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）

180℃

催化劑

2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0．為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是（任意填一種）

 

．
（4）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）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)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(shí)驗(yàn)1條件下平衡常數(shù)K=

 

（保留小數(shù)點(diǎn)后二位）
②實(shí)驗(yàn)3中，若平衡時(shí)，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

 

O（填“＞”或“＜”）；若在900℃時(shí)，另做一組實(shí)驗(yàn)，在此容器中加入10molCO、5molH₂O、2molCO₂、5molH₂，則此時(shí)V_正

 

V_逆（填“＞”或“＜”）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）①化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷，得出正確結(jié)論；
②減小壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率減小，平衡向著氣體體積增大的方向移動(dòng)；
（2）根據(jù)圖示進(jìn)行書寫；
（3）增大一種反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)；
（4）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)概念計(jì)算；
②由于CO與H₂的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等都為1，所以當(dāng)兩者物質(zhì)的量相等時(shí)二者轉(zhuǎn)化率相等．要使CO轉(zhuǎn)化率大于H₂的轉(zhuǎn)化率，則增大H₂的物質(zhì)的量；
③第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；對(duì)同一反應(yīng)溫度相同，平衡常數(shù)相同．根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)2計(jì)算900℃時(shí)平衡常數(shù)，再計(jì)算實(shí)驗(yàn)3濃度商，與平衡常數(shù)相比判斷平衡移動(dòng)，據(jù)此解答；

解答： 解：（1）①A．在單位時(shí)間內(nèi)生成1mol CO₂是正反應(yīng)，同時(shí)消耗了1mol CO也是正反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B．密度=

總重量

體積

，總質(zhì)量不變，體積也不變，故混合氣體的密度不再改變不能作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B錯(cuò)誤；
C．平均分子量=

總重量

總物質(zhì)的量

，總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量會(huì)變，故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C正確；
D．反應(yīng)前后氣體的體積不等，故混合氣體的壓強(qiáng)不再變化可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D正確，
故答案為：CD；
②在t₂時(shí)刻，將容器的容積迅速擴(kuò)大到原來的2倍，則正逆反應(yīng)速率均是減小的，但平衡向正反應(yīng)方向一定，所以正確的圖象應(yīng)該是（見答案）．在t₂時(shí)刻，將容器的容積迅速擴(kuò)大到原來的2倍，則正逆反應(yīng)速率均是減小的，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正確的圖象應(yīng)該是，
故答案為：；
（2）由圖二可知，反應(yīng)物為二氧化硫和一氧化碳，產(chǎn)物為硫和二氧化碳，故熱化學(xué)方程式為：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-（2b-a）kJ?mol^-1，
故答案為：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-（2b-a）kJ?mol^-1；
（3）增大NH₃濃度，平衡正向移動(dòng)，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大NH₃濃度；
（4）①H₂O（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
K=

c(CO2)c(H2)

c(H2O)c(CO)

=

0.8×0.8

0.2×1.2

=2.67，
故答案為：2.67；
②由于CO與H₂的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等都為1，所以當(dāng)兩者物質(zhì)的量相等時(shí)二者轉(zhuǎn)化率相等．要使CO轉(zhuǎn)化率大于H₂的轉(zhuǎn)化率，則增大H₂的物質(zhì)的量，即a/b 的值小于1，
故答案為：a＜b；
③實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為

1.6

4

×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為

0.4

2

×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，故△H＜0；
對(duì)同一反應(yīng)溫度相同，平衡常數(shù)相同．根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)2計(jì)算900℃時(shí)平衡常數(shù)，
   對(duì)于反應(yīng)   CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol）：2        1           0        0
變化（mol）：2-1.6=0.4 0.4          0.4      0.4
平衡（mol）：1.6    1-0.4=0.6       0.4      0.4
900℃時(shí)平衡常數(shù)k=

c(CO2)c(H2)

c(H2O)c(CO)

=

0.4×0.4

1.6×1.6

=

1

6

，
實(shí)驗(yàn)3的濃度商為Qc=

5×2

10×5

=

1

5

，大于平衡常數(shù)，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，所以V_正＜V_逆，
故答案為：＜；＜；

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，電解池電極反應(yīng)的書寫方法，題目難度較大，學(xué)習(xí)中注意相關(guān)解答方法的積累．