Question

6．2013年9月，中國華北華中地區(qū)發(fā)生了嚴重的霧霾天氣，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C0₂等都是霧霾形成的原因．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為；2N0（g）+2C0（g）$\stackrel{催化劑}{?}$N₂（g）+2C0₂（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能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是CD．
A．在單位時間內(nèi)生成1mol CO₂的同時消耗了lmol 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：
③若要同時提高該反應的速率和NO的轉化率，采取的措施有增大壓強、向容器中充入CO氣體．（寫出2個）
（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：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3•mol^-1
①該反應在高溫下能自發(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，該反應的離子方程式為CO₃^2-+H₂S=HCO₃^-+HS^-．（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）+H₂0（g）?CO₂（g）+H₂（g），現(xiàn)將不同量的CO（g）和H₂0（g）分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中進行反應，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=2.67（保留小數(shù)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a＜b．
③該反應的△H＜0（填“＜”或“＞”）；若在900⁰C時，另做一組實驗，在此容器中加人l0mol C0，5mo1H₂0，2mo1C0₂，5mol H₂，則此時V_正＜V_逆（填“＜”，“＞”，“=”）．

Answer 1

分析 （1）①A．在單位時問內(nèi)生成1mol CO₂的同時消耗了1mol CO，從反應開始到平衡，都符合這等量關系；
B．混合氣體的密度不再改變，體積不變，反應體系都是氣體，從反應開始到平衡，密度始終不變；
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，說明各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，達平衡狀態(tài)；
D：混合氣體的壓強不再變化，說明各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，達平衡狀態(tài)；
②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，相當于減小壓強，正逆反應速率都比原來的小，平衡逆向移動，所V正＜V逆；
③若要同時提高該反應的速率和NO的轉化率，外界條件增強，平衡正向移動；
（2）①根據(jù)△G=△H-T△S判斷，△G＜0，反應自發(fā)進行；
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，從而得出反應產(chǎn)物，寫出反應的離子方程式；
第二組溫度比第一組高，反應物物質(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，表明該反應為放熱反應；依據(jù)圖表數(shù)據(jù)列式計算平衡濃度，結合（3）①根據(jù)平衡常數(shù)的表達式進行計算；
②如果a=b兩者的轉化率相等，CO的轉化率大于水蒸氣，相當于加入水蒸氣，平衡正向移動；
③利用實驗1與實驗2溫度變化比較平衡常數(shù)來判斷反應熱，依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷．

解答 解：（1）①A．在單位時問內(nèi)生成1mol CO₂的同時消耗了1mol CO，從反應開始到平衡，都符合這等量關系，故A不選；
B．混合氣體的密度不再改變，體積不變，反應體系都是氣體，從反應開始到平衡，密度始終不變，故B不選；
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，說明各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，達平衡狀態(tài)，故C選；
D：混合氣體的壓強不再變化，說明各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，達平衡狀態(tài)，故D選；
故答案為：CD；
②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，相當于減小壓強，正逆反應速率都比原來的小，平衡逆向移動，所V正＜V逆，故圖象為：，故答案為：；
③若要同時提高該反應的速率和NO的轉化率，外界條件增強，平衡正向移動，措施是增大壓強或向容器中充入CO氣體，
故答案為：增大壓強；向容器中充入CO氣體；
（2）①由熱化學反應方程式可知，該反應為焓增、熵增過程，即△H＞0、△S＞0，必須滿足△G=△H-T△S＜0反應才能自發(fā)進行，所以在高溫下能夠自發(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）①驗1計算平衡常數(shù)，
H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始 1mol/L 2mol/L 0 0
轉化 0.8mol/L 0.8mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l
平衡 0.2mol/L 1.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l
K=$\frac{0.8×0.8}{0.2×1.2}$=2.67，
故答案為：2.67；
②如果a=b兩者的轉化率相等，CO的轉化率大于水蒸氣，相當于加入水蒸氣，平衡正向移動，則a＜b，
故答案為：a＜b；
③則實驗1升高溫度實驗2，驗2計算平衡常數(shù)，
H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始 0.5mol/L 1mol/L 0 0
轉化 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l
平衡 0.3mol/L 0.8mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l
K=$\frac{0.2×0.2}{0.3×0.8}$=0.167，溫度升高K變小，溫度升高平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，
按10mol C0，5mol H₂0，2mol C0₂，5mol H₂，分別加入該容器
Qc=$\frac{2×5}{10×5}$=0.2＞K
反應逆向進行，v（正）＜v（逆），
故答案為：＜；＜．

點評 本題考查化學平衡和化學反應速率等知識，做題時注意把握影響平衡移動的因素以及平衡常數(shù)的有關計算，此為化學平衡�？疾閱栴}．