Question

4．節(jié)能減排是當下環(huán)境保護的重點．
（1）將C0和氣態(tài)水通人一個體積固定的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生如下可逆反應：CO（g）+H₂0（g）=C0₂（g）+H₂（g）△H＜0
800℃，在2L恒容密閉容器中，起始時按照下表數(shù)據(jù)進行投料，達到平衡狀態(tài)，K=1.0

	H2O	CO	C02	H2
n/mol	0.20	0.20	0	0

①從起始經(jīng)過5min達到化學平衡時，用生成物C0₂表示該反應的反應速率v（C0₂）：0.01mol/（L•min）平衡時，容器中C0的轉化率為50%
②如圖表示上述反應在t₁時刻達到平衡，在t₂時刻因改變某個條件而發(fā)生變化的情況．則t₂時刻發(fā)生改變的條件可能是降低溫度或降低H₂濃度或增大H₂O（g）濃度（寫出一條）．
（2）汽車尾氣中的一氧化碳是大氣污染物，可通過反應：CO（g）+$\frac{1}{2}$0₂（g）?O₂（g）降低其濃度．
①某溫度下，在兩個容器中進行上述反應，容器中各物質的起始濃度及正逆反應速率關系如表所示．請在表中的空格處填寫“＞”“＜”或“=”

容器編號	c（CO）/mol•L-1	c（02）/mol•L-1	c（C02）/mol•L-1	V（正）和v（逆）比較
Ⅰ	2.0×10-4	4.0×10-4	4.0×10-2	V（正）=v（逆
Ⅱ	3.0×10-4	4.0×10-4	5.0×10-2	V（正）＞ v（逆

②相同溫度下，某汽車尾氣中C0、C0₂的濃度分別為1.0X 10^-5mol/L和1.0×10^-4mol/L．若在汽車的排氣管上增加一個補燃器，不斷補充0₂并使其濃度保持為1.0X10^-4 mol/L，則最終尾氣中CO的濃度為1.1×10^-6mol/L（請保留兩位有效數(shù)字）．
（3）CO₂在自然界循環(huán)時可與CaC0₃反應，CaC0₃是一種難溶物質，其Ksp=2.8×10^-9．現(xiàn)將等體積的CaCl₂溶液與Na₂C0₃溶液混合，若Na₂C0₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，則生成 CaC0₃沉淀所需原CaCl₂溶液的最小濃度為5.6×10^-5 mol/L．

Answer 1

分析 （1）①結合化學平衡三段式列式計算，設消耗一氧化碳物質的量為x
             CO （g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 0.2       0.2     0       0
變化量（mol） x         x       x       x
平衡量（mol）0.2-x     0.2-x    x       x
800℃，在2L恒容密閉容器中達到平衡狀態(tài)，K=l，
平衡常數(shù)K=$\frac{{x}^{2}}{（0.2-x）^{2}}$=1
x=0.1
反應速率v=$\frac{△c}{△t}$，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%計算得到；
②由圖可知，t₂時刻后二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，改變條件，平衡向正反應方向移動，結合平衡移動原理與反應特點分析解答；
（2）①I中正逆速率相等，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)I中數(shù)據(jù)計算該溫度下平衡常數(shù)，再計算Ⅱ中濃度商，與平衡常數(shù)比較判斷反應進行情況，進而確定正、逆反應速率關系；
②設平衡時CO的濃度變化量為xmol/L，利用三段式表示平衡時各組分的濃度，再利用平衡常數(shù)列方程計算；
（3）等體積混合后溶液中碳酸根的濃度為1×l0^-4mol/L，利用溶度積計算需要鈣離子濃度，再根據(jù)稀釋定律計算所需CaCl₂溶液的最小濃度．

解答 解：（1）①設消耗一氧化碳物質的量為x，
             CO （g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 0.2       0.2     0       0
變化量（mol） x         x       x       x
平衡量（mol）0.2-x     0.2-x    x       x
800℃，在2L恒容密閉容器中達到平衡狀態(tài)，K=l，
平衡常數(shù)K=$\frac{{x}^{2}}{（0.2-x）^{2}}$=1，解得x=0.1，
生成物CO₂表示該反應的反應速率v（CO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{5min}$=0.01mol/（L•min），
平衡時，容器中CO的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.1mol}{0.2mol}$×100%=50%，
故答案為：0.01mol/（L•min）；50%；
②由圖可知，t₂時刻后二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，改變條件，平衡向正反應方向移動，反應是放熱反應，可減低溫度使平衡正向進行，或降低氫氣的濃度或增大水蒸氣的濃度，使平衡向正反應方向移動，
故答案為：降低溫度或降低H₂濃度或增大H₂O（g）濃度；
（2）①I中正逆速率相等，處于平衡狀態(tài)，該溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{4．{0}^{-2}}{2.0×1{0}^{-4}×（4×1{0}^{-4}）^{\frac{1}{2}}}$=10⁴，Ⅱ中濃度商Qc=$\frac{5×1{0}^{-2}}{3×1{0}^{-4}×（4×1{0}^{-4}）^{\frac{1}{2}}}$=8.3×10³＜10⁴，故反應向正反應進行，則v（正）＞v（逆），
故答案為：＞；
②設CO的濃度變化量為xmol/L，則：
                 CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）
起始（mol/L）：1.0×10^-5         1.0×10^-4
變化（mol/L）：x                      x
平衡（mol/L）：1.0×10^-5 -x  1.0×10^-4 1.0×10^-4+x
則$\frac{（1×1{0}^{-4}+x）}{（1×1{0}^{-5}-x）×（1×1{0}^{-4}）^{\frac{1}{2}}}$=10⁴，解得x=8.91×10^-6mol/L，
故平衡時CO濃度為1.0×10^-5mol-8.91×10^-6mol=1.1×10^-6mol/L
故答案為：1.1×10^-6；
（3）等體積混合后溶液中碳酸根的濃度為2×l0^-4mol/L÷2=1×l0^-4mol/L，要生成CaCO₃沉淀需要鈣離子濃度為$\frac{2.8×1{0}^{-9}}{1×1{0}^{-4}}$mol/L=2.8×l0^-5mol/L，故需要CaCl₂溶液的最小濃度為2.8×l0^-5mol/L×2=5.6×l0^-5mol/L，
故答案為：5.6×10^-5．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型，屬于拼合型題目，涉及化學反應速率計算、化學平衡移動、平衡常數(shù)應用、溶度積計算，難度中等，（3）中注意等體積混合后碳酸根的濃度變化情況，側重考查學生的分析能力和計算能力．