Question

2013年9月，中國華北華中地區發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．
①能判斷該反應達到平衡狀態的標志是

 

．
A．在單位時間內生成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，之后不再改變條件．請在右圖中補充畫出從t₂到t₄時刻正反應速率隨時間的變化曲線：
（2）改變煤的利用方式可減少環境污染，通常可將水蒸氣通過紅熱的碳得到水煤氣，其反應為：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3?mol^-1
①該反應在

 

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

 

．（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：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），現將不同量的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，得到如下三組數據：

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K=

 

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

 

．
③該反應的△H

 

0（填“＜”或“＞”）．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）①化學反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發生變化，由此衍生的一些物理量不發生變化，以此進行判斷，得出正確結論；
②減小壓強，正逆反應速率減小，平衡向著氣體體積增大的方向移動；
（2）①依據反應自發進行的判斷依據△H-T△S＜0分析判斷；
②根據碳酸和氫硫酸的兩步電離平衡常數進行比較氫硫酸與碳酸、碳酸氫根離子離子酸性大小，從而得出反應產物，寫出反應的離子方程式；
（3）①依據圖表數據列式計算平衡濃度，結合化學平衡常數概念計算；
②由于CO與H₂的化學計量數相等都為1，所以當兩者物質的量相等時二者轉化率相等．要使CO轉化率大于H₂的轉化率，則增大H₂的物質的量；
③第二組溫度比第一組高，反應物物質的量比第一組減半，但是平衡時H₂的物質的量比第一組的一半少，表明該反應為放熱反應；對同一反應溫度相同，平衡常數相同．根據表中實驗2計算900℃時平衡常數，再計算實驗3濃度商，與平衡常數相比判斷平衡移動，據此解答．

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

m

V

，總質量不變，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平衡狀態的依據，故B錯誤；
C．平均分子量=

m

n

，總質量不變，總物質的量會變，故混合氣體的平均相對分子質量不再改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，故C正確；
D．反應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平衡狀態的依據，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，則正逆反應速率均是減小的，但平衡向逆反應方向移動，所以正確的圖象應該是，故答案為：；
（2）①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3?mol^-1，反應焓變△H＞0△S＞0，△H-T△S高溫下，△H-T△S＜0，可以自發進行；
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生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應的離子方程式為：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的化學計量數相等都為1，所以當兩者物質的量相等時二者轉化率相等．要使CO轉化率大于H₂的轉化率，則增大H₂的物質的量，即a/b 的值小于1，
故答案為：a＜b；
③實驗1中CO的轉化率為

1.6

4

×100%=40%，實驗2中CO的轉化率為

0.4

2

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

點評：本題考查化學平衡的影響因素分析判斷，平衡常數計算應用，電解池電極反應的書寫方法，題目難度較大，學習中注意相關解答方法的積累．