Question

2013年9月以來，我國很多地區大面積出現霧霾，特別是華中華北尤其嚴重，汽車尾氣、燃煤廢氣和冬季取暖排放的CO₂等都是形成霧霾的原因．
（1）用于凈化汽車尾氣的反應為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（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1molCO₂的同時消耗了1molCO
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．請在如圖1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）CO對人類生存環境的影響很大，CO治理問題屬于當今社會的熱點問題．鎳與CO反應的化學方程式為
Ni（s）+4CO（g）?Ni（CO）₄（g），鎳與CO反應會造成鎳催化劑中毒．為防止鎳催化劑中毒，工業上常用SO₂除去CO，生成物為S和CO₂．已知相關反應過程的能量變化如圖2所示，則用SO₂除去CO的熱化學方程式為

 

．
（3）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術．發生的化學反應是：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）

180℃

催化劑

2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0．為提高氮氧化物的轉化率可采取的措施是（任意填一種）

 

．
（4）已知反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），現將不同量的CO（g）和H₂O（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

 

O（填“＞”或“＜”）；若在900℃時，另做一組實驗，在此容器中加入10molCO、5molH₂O、2molCO₂、5molH₂，則此時V_正

 

V_逆（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：

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）根據圖示進行書寫；
（3）增大一種反應物濃度，平衡正向移動；
（4）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=

總重量

體積

，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=

總重量

總物質的量

，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，但平衡向正反應方向一定，所以正確的圖象應該是（見答案）．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）由圖二可知，反應物為二氧化硫和一氧化碳，產物為硫和二氧化碳，故熱化學方程式為：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-（2b-a）kJ?mol^-1，
故答案為：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-（2b-a）kJ?mol^-1；
（3）增大NH₃濃度，平衡正向移動，氮氧化物的轉化率增大，故答案為：增大NH₃濃度；
（4）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；
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，
   對于反應   CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol）：2        1           0        0
變化（mol）：2-1.6=0.4 0.4          0.4      0.4
平衡（mol）：1.6    1-0.4=0.6       0.4      0.4
900℃時平衡常數k=

c(CO2)c(H2)

c(H2O)c(CO)

=

0.4×0.4

1.6×1.6

=

1

6

，
實驗3的濃度商為Qc=

5×2

10×5

=

1

5

，大于平衡常數，反應向逆反應進行，所以V_正＜V_逆，
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．