Question

實(shí)施以減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策，是應(yīng)對(duì)全球氣候問(wèn)題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇．化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國(guó)家節(jié)能減排的總體要求．試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問(wèn)題：
（1）已知某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為：K=

c(H2)c(CO)

c(H2O)

它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)為：

 

（2）已知在一定溫度下，
C（s）+CO₂（g）?2CO（g）平衡常數(shù)K₁；CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂ （g）平衡常數(shù)K₂；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g） 平衡常數(shù)K₃；則K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系是：

 

．
（3）煤化工通常通過(guò)研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實(shí)際問(wèn)題．已知等體積的一氧化碳和水
蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時(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
變化如下表所示：

溫度/°C	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是

 

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為：

 

．
（4）從氨催化氧化可以制硝酸，此過(guò)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T(mén)₁、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(shuō)法正確的是

 

．
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)B到狀態(tài)A，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，陽(yáng)極電極反應(yīng)式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義判斷反應(yīng)的方程式；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式推斷；
（3）溫度升高K值減小，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；令CO的濃度變化為c，用三段式表示出各物質(zhì)變化的濃度、平衡時(shí)的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算；
（4）從平衡移動(dòng)的角度分析各物理量的變化；
（5）根據(jù)電解原理解答．陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，以此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，平衡常數(shù)中，分子為生成物，分母為反應(yīng)物，再結(jié)合質(zhì)量守恒定律，所以該反應(yīng)的方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式可知：K₁=

c2(CO)

c(CO2)

，K₂=

c(H2)?c(CO2)

C(CO)?C(H2O)

，K₃=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

，所以：K₃=K₁×K₂，故答案為：K₃=K₁?K₂；
（3）溫度升高K值減小，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
對(duì)于反應(yīng) CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
開(kāi)始（mol/L）：0.02 0.02 0 0
變化（mol/L）：c c c c
平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c c c
所以

c×c

(0.02-c)(0.02-c)

=9，解得c=0.015，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%，
故答案為：放熱；75%；
（4）對(duì)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g），在溫度為T(mén)₁、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2所示．則
A．A點(diǎn)壓強(qiáng)小于C點(diǎn)的壓強(qiáng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，則反應(yīng)速率：A＜C，故A錯(cuò)誤；
B．增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但濃度的增大幅度大于轉(zhuǎn)化的程度，所以C點(diǎn)濃度大，顏色深，故B錯(cuò)誤；
C．B、C兩點(diǎn)二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)相同，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相同，故C錯(cuò)誤；
D．在相同壓強(qiáng)下，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)增大，所以由狀態(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)的化學(xué)平衡常數(shù)，溫度相同，平衡常數(shù)相等，A=C，故E錯(cuò)誤；
故答案為：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強(qiáng)，因此陽(yáng)極是氫氧根離子放電，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂，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，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、平衡移動(dòng)相關(guān)計(jì)算、原電池等，題目較為綜合，涉及多方面的知識(shí)，難度中等，本題中注意把握等效平衡的解題應(yīng)用．