Question

12．工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物（NO_x）、CO₂、SO₂等氣體，嚴(yán)重污染空氣．對(duì)廢氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用．
Ⅰ脫硝：已知：H₂的熱值為142.9KJ•g^-1
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+133kJ•mol^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
催化劑存在下，H₂還原NO₂生成水蒸氣和其它無(wú)毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1100.2kJ•mol^-1．
Ⅱ脫碳：向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，在恒溫恒容的條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0
（1）該反應(yīng)v-t圖象如圖甲所示；若其他條件都不變，只是在反應(yīng)前加入合適的催化劑，則其v-t圖象如圖乙所示．現(xiàn)有下列敘述：

①a₁=a₂�、赼₁＜a₂�、踒₁=b₂�、躡₁＜b₂�、輙₁＞t₂  ⑥t₁=t₂．
則以上所述各項(xiàng)正確的組合為B
A．②④⑥B．②④⑤C．②③⑤D．②③⑥
（2）下列敘述能說(shuō)明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是abe．
a、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變     
b、CO₂和H₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變
c、CO₂和H₂的轉(zhuǎn)化率相等                  
d、混合氣體的密度保持不變
e、1mol CO₂生成的同時(shí)有3mol H-H鍵斷裂
（3）該反應(yīng)過(guò)程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表：

反應(yīng)時(shí)間	CO2（mol）	H2（mol）	CH3OH（mol）	H2O（mol）
0 min	2	6	0	0
10min		4.5
20min	1
30min			1

①30min時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)了嗎？是（填“是”或“否”）簡(jiǎn)述理由從20min到30min時(shí)各物質(zhì)的濃度沒(méi)有發(fā)生改變
②前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CH₃OH）=0.025mol•L^-1•min^-1，平衡時(shí)H₂的濃度c（H₂）=1.5mol•L^-1，平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率=50%
③在其它條件不變下，若20min時(shí)往密閉容器中通入1mol氖氣，此時(shí)該反應(yīng)速率將不變（填“變大”、“變小”或“不變”，下同）；若20min時(shí)往密閉容器中通入1mol氫氣，此時(shí)該反應(yīng)速率將變大．

Answer 1

分析 Ⅰ、已知：H₂的熱值為142.9KJ•g^-1，燃燒熱為285.8KJ/mol，
①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol
②N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+133kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算可以計(jì)算要求反應(yīng)的焓變，再根據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法得到熱化學(xué)方程式即可；
Ⅱ、（1）催化劑只改變正逆化學(xué)反應(yīng)的速率，縮小達(dá)到平衡的時(shí)間，但轉(zhuǎn)化率不變，以此來(lái)解答即可；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進(jìn)行判斷；
（3）①達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各組分的濃度不隨時(shí)間的變化而變化，據(jù)此回答；②根據(jù)三行式計(jì)算結(jié)合反應(yīng)速率等于濃度變化量和時(shí)間變化量的比值、轉(zhuǎn)化率等于變化量和初始量的比值來(lái)計(jì)算；③影響反應(yīng)速率的因素：濃度減小，反應(yīng)速率減慢，反之加快；影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素：增大反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)，減小反應(yīng)物濃度，反應(yīng)逆向移動(dòng)．

解答 解：Ⅰ． 已知：H₂的熱值為142.9KJ•g^-1，燃燒熱為285.8KJ/mol，
①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol
②N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+133kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
①×4-②-③×4得到催化劑存在下，H₂還原NO₂生成水蒸氣和其它無(wú)毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1100.2kJ•mol^-1；
故答案為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1100.2kJ•mol^-1；
Ⅱ、（1）催化劑只改變反應(yīng)速率，縮小達(dá)到平衡的時(shí)間，但轉(zhuǎn)化率不變，
乙圖使用催化劑，反應(yīng)速率加快，故a₁＜a₂，即①錯(cuò)誤，②正確；
乙圖使用催化劑，反應(yīng)速率加快，故b₁＜b₂，即③錯(cuò)誤，④正確；
時(shí)間縮短，所以t₁＞t₂，即⑤正確，⑥錯(cuò)誤；
陰影面積為反應(yīng)物濃度的變化，由于催化劑不影響平衡移動(dòng)，則兩圖中陰影部分面積相等，故⑦正確，⑧錯(cuò)誤；
即正確的為②④⑤⑦，
故選B；
（2）a、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量等于質(zhì)量和物質(zhì)的量的比值，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，物質(zhì)的量變化，故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變化，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，達(dá)到了平衡，故a正確；    
b、CO₂和H₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故b正確；
c、CO₂和H₂的轉(zhuǎn)化率相等，不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，不一定達(dá)到了平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；                  
d、混合氣體的密度等于氣體質(zhì)量和體積的比值，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，體積不變，所以密度始終不變，當(dāng)密度保持不變的狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
e、1mol CO₂生成的同時(shí)有3mol H-H鍵斷裂，能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，一定達(dá)到了平衡狀態(tài)，故e正確，
故選abe；
（3）①根據(jù)圖示知道，從20min到30min時(shí)各物質(zhì)的濃度沒(méi)有發(fā)生改變，所以30min時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，
故答案為：是；從20min到30min時(shí)各物質(zhì)的濃度沒(méi)有發(fā)生改變；
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）起始量（mol） 
              2        6         0         0
變化量（mol）  1        3         1         1
30min量（mol） 1         3         1        1
對(duì)反應(yīng)I，前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CH₃OH）=$\frac{1}{3}$ v（H₂）=$\frac{1}{3}$×（6-4.5）mol2L10min=0.025mol•L^-1•min^-1；平衡時(shí)H₂的濃度c（H₂）=1.5mol•L^-1，平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率=50%，故答案為：0.025mol•L^-1•min^-1；1.5mol•L^-1；50%；
③在其它條件不變下，若20min時(shí)往密閉容器中通入1mol氖氣，此時(shí)各組分的濃度不變，所以該反應(yīng)速率不變，若20min時(shí)往密閉容器中通入1mol氫氣，此時(shí)氫氣的濃度增大，該反應(yīng)速率將變大，故答案為：不變；變大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)，平衡影響因素分析判斷，平衡計(jì)算的分析應(yīng)用，注意恒溫恒容和恒容絕熱容器的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．