Question

3．利用I₂O₅可消除CO污染或定量測定CO，反應為：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）；△H ₁
（1）已知：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）；△H ₂
2I₂（s）+5O₂（g）?2I₂O₅（s）；△H ₃
則△H ₁=2.5△H₂-0.5△H₃（用含△H ₂和△H ₃的代數式表示）．
（2）不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的1L恒容密閉容器中通入1molCO，測得CO₂的濃度c（CO₂）隨時間t變化曲線如圖．請回答：
①從反應開始至a點時的反應速率為v（CO）=0.6 mol•L^-1•min^-1，b點時化學平衡常數K_b=1024．
②d點時，溫度不變，若將容器體積壓縮至原來的一半，請在圖中補充畫出CO₂體積分數的變化曲線．
③下列說法正確的是AB．（填字母序號）
A．容器內氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態
B．兩種溫度下，c點時體系中混合氣體的平均相對分子質量相等
C．增加I₂O₅的投料量有利于提高CO的轉化率
D．b點和d點的化學平衡常數：K_b＜K_d．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律和已知反應可得；
（2）①起始量和a點時CO₂的體積分數（即物質量分數），列式計算即可求出從反應開始至a點時的反應速率為v（CO）；根據b點時CO₂的體積分數φ（CO₂求出平衡濃度[CO]和[CO2]進而求出b點時化學平衡常數K_b；
②對于反應前后氣體的物質的量不變的反應，加壓平衡不移動；
③A．因為條件為恒容，而反應前后氣體質量變化，所以容器內氣體密度是變量，當不變時表明反應達到平衡狀態；
B．c點為交點，各氣體物質的量分別相等；
C．I₂O₅為固體，所以增加投料量對平衡無影響；
D．b點比d點時生成物CO₂體積分數大，說明進行的程度大，則化學平衡常數：K_b＞K_d；

解答 解：（1）根據蓋斯定律和已知反應：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H ₂-----②
2I₂（s）+5O₂（g）?2I₂O₅（s）△H ₃-----③
可知反應：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）可由①×2.5-②×0.5得到；則△H ₁=2.5△H₂-0.5△H₃，
故答案為：2.5△H₂-0.5△H₃；
（2）①a點時：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol    2                    0
轉化量/mol    x                    x
a點量/mol     2-x                  x
根據a點時CO₂的體積分數φ（CO₂）=$\frac{x}{2}$=0.30，得x=0.6mol
則從反應開始至a點時的反應速率為v（CO）=$\frac{0.6mol}{2L×0.5mol}$=0.6mol•L^-1•min^-1，
b點時：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol  2                   0
轉化量/mol  y                  y
b點量/mol  2-y                 y
根據b點時CO₂的體積分數φ（CO₂）=$\frac{y}{2}$=0.80，得y=1.6mol，[CO]=0.2mol•L^-1，[CO2]=0.8mol•L^-1
b點時化學平衡常數K_b=$\frac{[C{O}_{2}]^{5}}{[CO]^{5}}$=1024，
故答案為：0.6mol•L^-1•min^-1；1024；
②d點時，溫度不變，若將容器體積壓縮至原來的一半，即加壓，但由于反應前后氣體的物質的量不變，所以平衡不移動，CO₂體積分數不變，
故答案為：；
③A．因為條件為恒容，而反應前后氣體質量變化，所以容器內氣體密度不變時，表明反應達到平衡狀態，故A正確；
B．c點為交點，氣體物質的量分別相等，所以兩種溫度下，體系中混合氣體的平均相對分子質量相等，故B正確；
C．I₂O₅為固體，所以增加投料量對平衡無影響，CO的轉化率不變，故C錯誤；
D．b點比d點時生成物CO₂體積分數大，說明進行的程度大，則化學平衡常數：K_b＞K_d，故D錯誤；
故答案為：AB．

點評 本題考查了根據蓋斯定律求焓變、反應速率和化學平衡常數計算、氧化還原反應等知識，綜合性較強，注意圖象變化和繪制方法，題目難度中等．