Question

7．霧霾已經(jīng)成為社會(huì)各界共同關(guān)注的熱門話題，其中汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+N₂（g）
①該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的△H＜ 0．（選填“＞”、“＜”）
②在某一絕熱、恒容的密閉容器中充入一定量的NO、CO發(fā)生上述反應(yīng)，測得正反應(yīng)的速率隨時(shí)間變化的曲線如圖1所示（已知：t₂-t_l=t₃-t₂）．

則下列說法不正確的是D．（填編號）
A．反應(yīng)在c點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)
B．反應(yīng)速率a點(diǎn)小于b點(diǎn)
C．反應(yīng)物濃度a點(diǎn)大于b點(diǎn)
D．NO的轉(zhuǎn)化率：t₁～t₂＞t₂～t₃
（2）煤的綜合利用有利于減少環(huán)境污染．合成氨工業(yè)原料氣的來源之一水煤氣法，在催化劑存在條件下有下列反應(yīng)：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₁
H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₂
C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H₃
①△H₃和△H₁、△H₂的關(guān)系為△H₃=△H₁+△H₂．
②在恒溫條件下，將l mol CO和1mol H₂O（g）充入某固定容積的反應(yīng)容器，達(dá)到平衡時(shí)有50%的CO轉(zhuǎn)化為CO₂．在t₁時(shí)保持溫度不變，再充入1mol H₂O（g），請?jiān)趫D2中畫出t₁時(shí)刻后H₂的體積分?jǐn)?shù)變化趨勢曲線．（t₂時(shí)刻重新達(dá)到平衡）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)△G=△H-T△S判斷，△G＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
②c點(diǎn)反應(yīng)速率還再變化，而不是固定不變，只有不再隨時(shí)間的變化而變化，才是平衡狀態(tài)；經(jīng)分析該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)剛開始時(shí)溫度升高對正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對正反應(yīng)速率的影響，所以圖象開始階段反應(yīng)速率逐漸增大；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸減�。籒O的轉(zhuǎn)化量，看t_l～t₂段＜t₂～t₃段的斜率大小判斷．
（2）①根據(jù)蓋斯定律可知△H₃=△H₁+△H₂；
②H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量         1          1                0             0
轉(zhuǎn)化量         0.5     0.5               0.5        0.5
平衡量        0.5     0.5                0.5        0.5
平衡常數(shù)k=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1；
有50%的CO轉(zhuǎn)化為CO₂；則n（H₂）=n（CO）_{轉(zhuǎn)化}=0.5mol，剛充入1mol H₂O時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{0.5}{3}$=$\frac{1}{6}$；
但是平衡向右移動(dòng)，設(shè)達(dá)新平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為x，
H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
2       1       0       0
x       x       x       x
2-x    1-x      x       x
k=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）（1-x）}$=1 
x=$\frac{2}{3}$
新平衡時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{2}{3}}{3}$=$\frac{2}{9}$；
故圖象的起點(diǎn)為$\frac{1}{6}$，終點(diǎn)為$\frac{2}{9}$．

解答 解：（1）①由熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)為熵減小過程，即△S＞0，要使反應(yīng)在低溫下能夠自發(fā)進(jìn)行，必須滿足△G=△H-T△S＜0，可知反應(yīng)放熱△H＜0，
故答案為：＜；
②A．根據(jù)圖象可知c點(diǎn)反應(yīng)速率還再變化，因此不是平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應(yīng)剛開始時(shí)溫度升高對正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對正反應(yīng)速率的影響，開始階段反應(yīng)速率逐漸增大，反應(yīng)速率a點(diǎn)小于b點(diǎn)，故B正確；
C．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，所以a點(diǎn)反應(yīng)物的濃度大于b點(diǎn)，故C正確；
D．根據(jù)曲線的斜率：t_l～t₂段＜t₂～t₃段，可知t₂～t₃段反應(yīng)速率快，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大，故D錯(cuò)誤；
故答案為：D；
（2）下列反應(yīng)：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+h₂（g）△H₁
H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₂
C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H₃
①根據(jù)蓋斯定律可知△H₃=△H₁+△H₂，故答案為△H₁+△H₂；
②H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量         1          1                0             0
轉(zhuǎn)化量         0.5     0.5               0.5        0.5
平衡量        0.5     0.5                0.5        0.5
平衡常數(shù)k=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1；
有50%的CO轉(zhuǎn)化為CO₂；則n（H₂）=n（CO）_{轉(zhuǎn)化}=0.5mol，剛充入1mol H₂O時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{0.5}{3}$=$\frac{1}{6}$；
但是平衡向右移動(dòng)，設(shè)達(dá)新平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為x，
H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
2       1       0       0
x       x       x       x
2-x    1-x      x       x
k=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）（1-x）}$=1 
x=$\frac{2}{3}$
新平衡時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{2}{3}}{3}$=$\frac{2}{9}$；
故圖象的起點(diǎn)為$\frac{1}{6}$，終點(diǎn)為$\frac{2}{9}$；t_l時(shí)刻后H₂的體積分?jǐn)?shù)變化趨勢曲線為，
故答案為：．

點(diǎn)評 本題考查了蓋斯定律求焓變、化學(xué)平衡影響因素，平衡常數(shù)概念計(jì)算應(yīng)用，注意平衡的條件分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．