Question

6．化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求．請(qǐng)回答下列問題：
（1）已知C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{{C（{H_2}）C（CO）}}{{C（{H_2}O）}}$．
（2）已知在一定溫度下，
C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H₁
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H₂
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₃
則△H₁、△H₂、△H₃之間的關(guān)系是：△H₁+△H₂=△H₃．

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

（3）通過研究不同溫度下平衡常數(shù)可以解決某些實(shí)際問題．已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如表所示．
則該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），在500℃時(shí)，若設(shè)起始時(shí)CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為75%．
（4）從氨催化氧化可以制硝酸，此過程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．對(duì)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0在溫度為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示．下列說法正確的是D：

A．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C
B．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺
C．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：B＜C
D．由狀態(tài)A到狀態(tài)B，可以用加熱的方法
E．A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)：A=C
（5）工業(yè)上用Na₂SO₃吸收尾氣中的SO₂，再用右圖裝置電解（惰性電極）NaHSO₃制取H₂SO₄（陰離子交換膜只永許陰離子通過），陽極電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
（2）已知：①C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
②CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
③C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）
①+②可得③，則反應(yīng)③的焓變①與②的焓變之和；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
設(shè)平衡時(shí)CO濃度變化量為xmol/L，表示出平衡時(shí)各組分濃度，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算解答；
（4）N₂O₄（g）═2NO₂（g）△H＞0，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大；增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，NO₂的體積分?jǐn)?shù)減�。�
A．A、C兩點(diǎn)在等溫線上，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快；
B．增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，向逆反應(yīng)進(jìn)行是減小由于壓強(qiáng)增大導(dǎo)致濃度增大趨勢(shì)，但到達(dá)平衡仍比原平衡濃度大；
C．B、C兩點(diǎn)相同物質(zhì)的含量相同，即二氧化氮與四氧化二氮的物質(zhì)的量之比相等；
D．壓強(qiáng)相同，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大；
E．A、C兩點(diǎn)溫度相等，則平衡常數(shù)相同；
（5）（5）電解NaHSO₃溶液制取H₂SO₄，陰極是氫離子放電，由于含氧酸根的還原性比氫氧根離子若，因此陽極是氫氧根離子放電，亞硫酸根通過離子交換膜進(jìn)入右側(cè)，被氧化為硫酸，分亞硫酸氫根離子會(huì)和氫離子反應(yīng)生成二氧化硫氣體．

解答 解：（1）反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）的平衡表達(dá)式K=$\frac{{C（{H_2}）C（CO）}}{{C（{H_2}O）}}$，
故答案為：$\frac{{C（{H_2}）C（CO）}}{{C（{H_2}O）}}$；
（2）已知：①C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
②CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
③C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）
根據(jù)蓋斯定律，①+②可得③，則△H₁+△H₂=△H₃，
故答案為：△H₁+△H₂=△H₃；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
設(shè)平衡時(shí)CO濃度變化量為xmol/L，則：
             CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
開始（mol/L）：0.02   0.02     0       0
變化（mol/L）：x       x       x       x
平衡（mol/L）：0.02-x 0.02-x   x       x
所以$\frac{x×x}{（0.02-x）×（0.02-x）}$=9，解得x=0.015，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.015mol/L}{0.02mol/L}$×100%=75%，
故答案為：放熱；75%；
（3）A．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，則A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C，故A錯(cuò)誤；
B．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，與A相比C點(diǎn)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，向逆反應(yīng)進(jìn)行是由于減小體積增大壓強(qiáng)，平衡移動(dòng)的結(jié)果降低NO₂濃度增大趨勢(shì)，但到達(dá)平衡仍比原平衡濃度大，平衡時(shí)NO₂濃度比A的濃度高，NO₂為紅棕色氣體，則A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A淺，C深，故B錯(cuò)誤；
C．B、C兩點(diǎn)相同物質(zhì)的含量相同，即二氧化氮與四氧化二氮的物質(zhì)的量之比相等，則平均相對(duì)分子質(zhì)量相等，故C錯(cuò)誤；
D．升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大，由圖象可知，A點(diǎn)NO₂的體積分?jǐn)?shù)大，則T₁＜T₂，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故D正確；
E．A、C兩點(diǎn)溫度相等，則平衡常數(shù)相同，故E錯(cuò)誤，
故選：D；
（5）電解NaHSO₃溶液制取H₂SO₄，陰極是氫離子放電，由于含氧酸根的還原性比氫氧根離子若，因此陽極是氫氧根離子放電，亞硫酸根通過離子交換膜進(jìn)入右側(cè)，被氧化為硫酸，分亞硫酸氫根離子會(huì)和氫離子反應(yīng)生成二氧化硫氣體，陽極電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡圖象、平衡常數(shù)、反應(yīng)熱計(jì)算、電解原理等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．