Question

2013年9月，中國華北華中地區(qū)發(fā)生了嚴重的霧霆天氣，北京、河北、河南等地的空氣污染升為6級空氣污染，屬于重度污染．汽車尾氣、燃煤廢氣、冬季取暖排放的CO₂等都是霧霆形成的原因．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為；2NO（g）+2CO（g）

催化劑

N₂（g）+CO₂（g），△H＜0，在一定溫度下，在一體積固定的密閉容器中充入一定量的NO和CO在t₁時刻達到平衡狀態(tài)．
①能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

 

．
A．在單位時間內(nèi)生成1mol CO₂的同時消耗了1mol CO
B．混合氣體的密度不再改變
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
D．混合氣體的壓強不再變化
②在t₂時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t₃時刻達到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件．請在右圖中補充畫出從t₂到t₄時刻正反應(yīng)速率隨時間的變化曲線：
（2）改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染，通�？蓪⑺�蒸氣通過紅熱的碳得到水煤氣，其反應(yīng)為：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3?mol^-1
①該反應(yīng)在

 

下能自發(fā)進行（填“高溫”或“低溫”）．
②煤氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S可用足量的Na₂C0₃溶液吸收，該反應(yīng)的離子方程式為

 

．（已知：H₂S：K_a1═9.1×10^-18；K_a2═1.1×10^-12，H₂CO₃：K_a1═4.3×10^-7；K_a2═5.6×10^-11．）
（3）已知反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），現(xiàn)將不同量的CO（g）和H₂0（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進行反應(yīng)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度 ℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1條件下平衡常數(shù)K=

 

（保留小數(shù)點后二位）．
②實驗3中，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a、b必須滿足的關(guān)系是

 

．
③該反應(yīng)的△H

 

0（填“＜”或“＞”）．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①化學(xué)反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結(jié)論；
②減小壓強，正逆反應(yīng)速率減小，平衡向著氣體體積增大的方向移動；
（2）①依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)△H-T△S＜0分析判斷；
②根據(jù)碳酸和氫硫酸的兩步電離平衡常數(shù)進行比較氫硫酸與碳酸、碳酸氫根離子離子酸性大小，從而得出反應(yīng)產(chǎn)物，寫出反應(yīng)的離子方程式；
（3）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)列式計算平衡濃度，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)概念計算；
②由于CO與H₂的化學(xué)計量數(shù)相等都為1，所以當(dāng)兩者物質(zhì)的量相等時二者轉(zhuǎn)化率相等．要使CO轉(zhuǎn)化率大于H₂的轉(zhuǎn)化率，則增大H₂的物質(zhì)的量；
③第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時H₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；對同一反應(yīng)溫度相同，平衡常數(shù)相同．根據(jù)表中實驗2計算900℃時平衡常數(shù)，再計算實驗3濃度商，與平衡常數(shù)相比判斷平衡移動，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）①A．在單位時間內(nèi)生成1mol CO₂是正反應(yīng)，同時消耗了1mol CO也是正反應(yīng)，故A錯誤；
B．密度=

m

V

，總質(zhì)量不變，體積也不變，故混合氣體的密度不再改變不能作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B錯誤；
C．平均分子量=

m

n

，總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量會變，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變可作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C正確；
D．反應(yīng)前后氣體的體積不等，故混合氣體的壓強不再變化可作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D正確，
故答案為：CD；
②在t₂時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，則正逆反應(yīng)速率均是減小的，但平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以正確的圖象應(yīng)該是，故答案為：；
（2）①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3?mol^-1，反應(yīng)焓變△H＞0△S＞0，△H-T△S高溫下，△H-T△S＜0，可以自發(fā)進行；
故答案為：高溫；
②由于K_a2=5.61×10^-11＜K_a1=9.1×10^-8＜K_a1=4.30×10^-7、K_a2=5.61×10^-11＞K_a2=1.1×10^-12，所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應(yīng)的離子方程式為：CO₃^2-+H₂S=HCO₃^-+HS^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂S=HCO₃^-+HS^-；
（3）①H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度     1mol/L   2mol/L     0        0
轉(zhuǎn)化濃度   0.8mol/L   0.8mol/L  0.8mol/L  0.8mol/L
平衡濃度   0.2mol/L   1.2mol/L  0.8mol/L  0.8mol/L
K=

c(CO2)c(H2)

c(H2O)c(CO)

=

0.8×0.8

0.2×1.2

=2.67，
故答案為：2.67；
②由于CO與H₂的化學(xué)計量數(shù)相等都為1，所以當(dāng)兩者物質(zhì)的量相等時二者轉(zhuǎn)化率相等．要使CO轉(zhuǎn)化率大于H₂的轉(zhuǎn)化率，則增大H₂的物質(zhì)的量，即a/b 的值小于1，
故答案為：a＜b；
③實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為

1.6

4

×100%=40%，實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為

0.4

2

×100%=20%，則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)放熱，故△H＜0；
故答案為：＜．

點評：本題考查化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計算應(yīng)用，電解池電極反應(yīng)的書寫方法，題目難度較大，學(xué)習(xí)中注意相關(guān)解答方法的積累．