Question

2．目前城市空氣質(zhì)量惡化原因之一是機(jī)動(dòng)車尾氣和燃煤產(chǎn)生的煙氣，NO和CO均為汽車尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-akJ•mol^-1（a＞0）
在一定溫度下，將2.0mol NO、2.4mol CO氣體通入到固定容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）：
（1）0～15minNO的平均速率v（NO）=0.0267mol/（L•min）；CO的轉(zhuǎn)化率為40.0%．
（2）15min后若將此時(shí)得到的CO₂氣體用含有0.8mol KOH溶液吸收，則電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）．
（3）20min時(shí)，若改變某一反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度增大，則改變的條件可能是ae（選填序號(hào)）．
a．縮小容器體積     b．?dāng)U大容器體積     c．增加NO的量
d．降低溫度        e．增加CO的量       f．使用催化劑
（4）若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入CO、CO₂各0.4mol，化學(xué)平衡將向左移動(dòng)（選填“向左”、“向右”或“不”），重新達(dá)到平衡后，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.139L/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（N₂），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（NO），再根據(jù)n=△c×V計(jì)算參加反應(yīng)CO的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化率；
（2）15min到達(dá)平衡，△n（CO₂）=△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，CO₂與KOH物質(zhì)的量之比為1：2，則反應(yīng)生成K₂CO₃，溶液中碳酸根離子水解溶液呈堿性，溶液中氫氧根離子源于水的電離與碳酸根、碳酸氫根離子水解等；
（3）a．縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，移動(dòng)結(jié)果不能消除CO濃度增大；
b．?dāng)U大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)CO濃度減��；
c．增加NO的量，平衡正向移動(dòng)；
d．降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
e．增加CO的量，CO的濃度增大；
f．使用催化劑平衡不移動(dòng)；
（4）溫度不變，平衡常數(shù)不變，計(jì)算平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$，再計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，與平衡常數(shù)相比，判斷反應(yīng)進(jìn)行方向．

解答 解：（1）由圖可知，15min N₂的濃度變化量為0.2mol/L，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（NO）=2v（N₂）=2×$\frac{0.2mol/L}{15min}$=0.0267mol/（L•min），參加反應(yīng)的CO為2L×（1.2-0.8）mol/L=0.8mol，故CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.8mol}{2mol}$×100%=40.0%，
故答案為：0.0267mol/（L•min）；40.0%；
（2）15min到達(dá)平衡，△n（CO₂）=△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，CO₂與KOH物質(zhì)的量之比為1：2，則反應(yīng)生成K₂CO₃，溶液中碳酸根離子水解溶液呈堿性，溶液中氫氧根離子源于水的電離與碳酸根、碳酸氫根離子水解，故溶液中c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（3）a．縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，移動(dòng)結(jié)果不能消除CO濃度增大，平衡時(shí)CO濃度增大，故a正確；
b．?dāng)U大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)CO濃度減小，故b錯(cuò)誤；
c．增加NO的量，平衡正向移動(dòng)，CO濃度減小，故c錯(cuò)誤；
d．降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO濃度減小，故d錯(cuò)誤；
e．增加CO的量，CO的濃度增大，故e正確；
f．使用催化劑平衡不移動(dòng)，CO濃度不變，故f錯(cuò)誤，
故選：ae；
（4）平衡時(shí)氮?dú)鉂舛茸兓�量�?.2mol/L，NO的起始濃度為$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L、CO的起始濃度為$\frac{2.4mol}{2L}$=1.2mol/L，則：
              2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
開始（mol/L）：1        1.2      0         0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：0.4      0.4     0.4        0.2
平衡（mol/L）：0.6      0.8     0.4        0.2
故平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0．{4}^{2}×0.2}{0．{6}^{2}×0．{8}^{2}}$L/mol=$\frac{5}{36}$L/mol=0.139L/mol，
20min時(shí)再向容器中充入CO、CO₂各0.4mol，此時(shí)濃度商Qc=$\frac{（0.4+\frac{0.4}{2}）^{2}×0.2}{0．{6}^{2}×（0.8+\frac{0.4}{2}）^{2}}$=0.2＞K=0.139，故反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，即向左移動(dòng)，
溫度不變，平衡常數(shù)不變，即重新達(dá)到平衡后，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.139L/mol，
故答案為：向左；0.139L/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算與應(yīng)用、離子濃度大小比較等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活應(yīng)用能力，難度中等．