Question

【題目】在一固定體積的密閉容器中，充入2 mol CO2和1 mol H2發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)與溫度(T)的關(guān)系如下表：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問(wèn)題：

(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝_________________。

(2)若反應(yīng)在830 ℃下達(dá)到平衡，則CO2氣體的轉(zhuǎn)化率為________。

(3)若絕熱時(shí)(容器內(nèi)外沒(méi)有熱量交換)，平衡發(fā)生移動(dòng)的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大，則容器內(nèi)氣體溫度________(填“升高”、“降低”或“不能確定”)。

(4)能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是____________。

A 容器內(nèi)壓強(qiáng)不變 B 混合氣體中c(CO)不變

C v正(H2)＝v逆(H2O) D c(CO2)＝c(CO)

E c(CO2 )·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)

(5)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用稀薄燃燒時(shí)，尾氣中的主要污染物為NOx，可用CxHy（烴）催化還原NOx消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)＋4NO2(g) ＝ 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H1＝-574 kJ·mol-1

CH4(g)＋4NO(g) ＝ 2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H2

CH4(g)＋2NO2(g) ＝ N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H3＝-867 kJ·mol-1

△H2＝_____________。

Answer 1

【答案】c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2)　 33.3% 降低 BC -1160 kJ·mol-1

【解析】

(1) 化學(xué)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，所以K= c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) ;答案：K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)。
(2)若反應(yīng)在830 ℃下達(dá)到平衡,該反應(yīng)平衡常數(shù)K=1.0,該反應(yīng)中各物質(zhì)計(jì)量數(shù)相等且反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)之和不變,該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)也等于平衡時(shí)生成物物質(zhì)的量之積與反應(yīng)物物質(zhì)的量之積的比, 設(shè)參加反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為xmol,
CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ,
開(kāi)始(mol) 2 1 0 0
反應(yīng)(mol) x x x x
平衡(mol) 2-x 1-x x x
化學(xué)平衡常數(shù)K=x2/(2-x)(1-x)=1,x=2/3。二氧化碳轉(zhuǎn)化率=參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量/二氧化碳的總物質(zhì)的量==33.3%，因此，本題正確答案是: 33.3%。
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)知,升高溫度,平衡常數(shù)增大,則該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng);若絕熱時(shí)(容器內(nèi)外沒(méi)有熱量交換),平衡發(fā)生移動(dòng)的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大,說(shuō)明平衡正向移動(dòng),則容器內(nèi)溫度降低,因此正確答案是: 降低。
(4)A.由 CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)知兩邊化學(xué)計(jì)量數(shù)相等，所以壓強(qiáng)是定值，故容器內(nèi)壓強(qiáng)不變不能作為判斷平衡的依據(jù)，故A錯(cuò)誤；B．混合氣體中c(CO)不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；C．v正(H2)＝v逆(H2O)說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，故C正確；D．c(CO2)和c(CO)濃度與初始加入量有關(guān)，c(CO2)=c(CO)不能作為判斷平衡的標(biāo)志，故D錯(cuò)誤；E．c(CO2 )·c(H2)＝c(CO)·c(H2O) 不能作為判斷平衡的標(biāo)志，與初始量和溫度有關(guān)，830 ℃時(shí)相等是平衡狀態(tài)，其他溫度下不等，故D錯(cuò)誤；答案：B、C。

（5）①CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H1＝-574 kJ·mol-1；②CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H3＝-867 kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律得: ②-①：CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H2=（-8672）-（-574）kJ/mol=-1160 kJ·mol-1。答案：-1160 kJ·mol-1。