Question

4．研究CO、NO₂、SO₂等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）I₂O₅可使H₂S、CO、HCl等氧化，常用于定量測定CO的含量．已知：
2I₂（s）+5O₂（g）=2I₂O₅（s）△H=-75.56kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1
寫出CO（g）與I₂O₅（s）反應生成I₂（s）和CO₂（g）的熱化學方程式：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol．
（2）已知反應：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol^-1
一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是b．
a．體系壓強保持不變　　　　　　 b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變　　　d．每消耗1 mol SO₃的同時生成1 mol NO₂
測得上述反應平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=$\frac{8}{3}$．
（3）CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
①該反應在40℃和60℃時的平衡常數(shù)分別為K₁和K₂，若K₁大于K₂，則該反應為放熱反應．（填“放熱”或“吸熱”）
②該反應的焓變?yōu)椤鱄，活化能為E₀，下列能量關系圖（圖1）合理的是B．
（4）某溫度時，根據(jù)的H₂濃度隨時間的變化曲線，請在同一圖（圖2）中繪出CH₃OH濃度隨時間的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（2）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來判斷化學反應是否達到平衡；根據(jù)三行式以及化學平衡常數(shù)表達式計算化學平衡常數(shù)；
（3）①依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)越大，平衡正向進行，溫度越高平衡向吸熱反應方向進行；
②分析判斷反應是放熱反應，反應物能量高于生成物，焓變是反應物和生成物之間的能量差值與變化過程無關；
（4）某溫度時，根據(jù)H₂濃度隨時間的變化曲線，氫氣濃度減小到平衡不變，甲醇濃度增大到平衡不變，依據(jù)物質(zhì)的量的變化繪出CH₂OH濃度隨時間的變化曲線．

解答 解：（1）2 I₂（s）+5O₂（g）=2 I₂O₅（s）；△H=-75.56kJ•mol^-1①，
2CO（g）+O₂（g）=2 CO₂（g）；△H=-566.0kJ•mol^-1②，
將方程式②×$\frac{5}{2}$-①×$\frac{1}{2}$得5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）；△H=（-566.0kJ•mol^-1）×$\frac{5}{2}$-（-75.56kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=-1377.22kJ/mol，
所以其熱化學反應方程式為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol，
故答案為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol；
（2）本反應是反應前后氣體分子數(shù)不變的反應，故體系的壓強保持不變，故a不能說明反應已達到平衡狀態(tài)；隨著反應的進行，NO₂的濃度減小，顏色變淺，故b可以說明反應已達平衡；SO₃和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)；d中所述的兩個速率都是逆反應速率，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故選b；          
                           NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
 起始物質(zhì)的體積       a              2a             0           0
轉化物質(zhì)的體積         x            x                x            x
平衡物質(zhì)的體積      a-x          2a-x              x            x
則（a-x）：（2a-x）=1：6，故x=$\frac{4}{5}$a，故平衡常數(shù)為=$\frac{{x}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{8}{3}$．
故答案為：b；$\frac{8}{3}$；
（3）反應方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
①該反應在40℃和60℃時的平衡常數(shù)分別為K₁和K₂，若K₁大于K₂，說明溫度升高平衡常數(shù)減小，平衡逆向進行，正反應是放熱反應；
故答案為：放熱；
②反應是放熱反應，反應物能量高于生成物，焓變是反應物和生成物之間的能量差值；
A、反應物能量低于生成物反應是吸熱反應，故A錯誤；
B、反應物能量高于生成物是放熱反應，焓變符合，活化能是正反應的活化能，故B正確；
C、反應物能量高于生成物是放熱反應，焓變符合，活化能不是正反應的活化能，故C錯誤；
D、反應物能量低于生成物反應是吸熱反應，故D錯誤；
故答案為：B；
（4）某溫度時，根據(jù)圖象中的H₂濃度隨時間的變化曲線，氫氣濃度減小到平衡不變，甲醇濃度增大到平衡不變，依據(jù)氫氣的濃度和化學方程式計算甲醇濃度的增加描點畫出圖象，（0.01，0.02）（0.02，0.04）（0.03，0.06），（0.04，0.08）繪出CH₂OH濃度隨時間的變化曲線為：；故答案為：．

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律計算應用，化學平衡影響因素的分析判斷，化學平衡的計算應用，圖象分析繪制，題目難度中等．