Question

2．CO的應(yīng)用和治理問(wèn)題屬于當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題．
（1）汽車(chē)尾氣中CO的治理，常用四氧化三鈷（Co₃O₄）納米棒的作催化劑，低溫下與O₂反應(yīng)生成CO₂．下列說(shuō)法中正確的是BD（不定項(xiàng)選擇）
A．該反應(yīng)是分解反應(yīng)  B．反應(yīng)前后Co₃O₄化學(xué)性質(zhì)不改變  C．反應(yīng)前后碳元素的化合價(jià)不變  D．該反應(yīng)的△H＜0
（2）光氣（COCl₂）是一種重要的化工原料，用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、聚酯類(lèi)材料的生產(chǎn)，工業(yè)上通過(guò)Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g）制備．左圖為此反應(yīng)的反應(yīng)速率隨溫度變化的曲線(xiàn)，右圖為某次模擬實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)．回答下列問(wèn)題：

①0～6min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v（Cl₂）=0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②若保持溫度不變，在第8min加入體系中的三種物質(zhì)各1mol，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”）；
③若將初始投料濃度變?yōu)閏（Cl₂）=0.8mol/L、c（CO）=0.6mol/L、c（COCl₂）=0.4　mol/L，保持反應(yīng)溫度不變，則最終達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Cl₂的體積分?jǐn)?shù)與上述第6min時(shí)Cl₂的體積分?jǐn)?shù)相同；
④該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=$\frac{c（COC{l}_{2}）}{c（C{l}_{2}）×c（CO）}$，隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢(shì)為減小（填“增大”、“減小”或“不變”），原因?yàn)檎�反�?yīng)為放熱反應(yīng)，隨溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減��；
⑤比較第8min反應(yīng)溫度T（8）與第15min反應(yīng)溫度T（15）的高低：T（8）＜T（15）（填“＜”、“＞”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）A．反應(yīng)物為CO、氧氣，生成物為二氧化碳；
B．催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量不變、化學(xué)性質(zhì)不變；
C．反應(yīng)中碳元素化合價(jià)由+2甲升高為+4價(jià)；
D．本質(zhì)是CO燃燒生成二氧化碳，屬于放熱反應(yīng)；
（2）①由圖可知，6min時(shí)Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，濃度變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（Cl₂）；
②原平衡時(shí)n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，現(xiàn)在第8 min 加入體系中的三種物質(zhì)各1 mol，則反應(yīng)物的濃度增大程度大些，平衡正向移動(dòng)．
③改變初始投料濃度變，保持反應(yīng)溫度不變，則最終達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Cl₂的體積分?jǐn)?shù)與上述第6min時(shí)Cl₂的體積分?jǐn)?shù)相同，則為等效平衡，完全轉(zhuǎn)化到左邊滿(mǎn)足Cl₂濃度為1.2mol/L、CO濃度為1.0mol/L；
④平衡常數(shù)是生成物平衡濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪乘積與反應(yīng)物平衡濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪乘積的比；由圖可知，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小；
⑤第8min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時(shí)是改變溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，由④升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答 解：（1）A．反應(yīng)方程式為2CO+O₂$\frac{\underline{\;Co_{3}O_{4}\;}}{\;}$2CO₂，兩種物質(zhì)生成一種物質(zhì)，為化合反應(yīng)，故A正確；
B．在反應(yīng)中，四氧化三鈷起到催化劑的作用，反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)都沒(méi)有發(fā)生改變，故B正確；
C．屬于氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)中C元素的化合價(jià)發(fā)生變化，由+2價(jià)升高到+4價(jià)，故C錯(cuò)誤；
D．本質(zhì)是CO燃燒生成二氧化碳，屬于放熱反應(yīng)，故D正確．
故選：BD；
（2）①由圖可知，6min時(shí)Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，濃度變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，則v（Cl₂）=$\frac{0.9mol/L}{6min}$=0.15 mol•L^-1•min ^-1，
故答案為：0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②8min時(shí)，平衡時(shí)c（Cl₂）=0.3mol/L、c（CO）=0.1mol/L、c（COCl₂）=0.9mol/L，則原平衡時(shí)n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，現(xiàn)在第8 min 加入體系中的三種物質(zhì)各1 mol，則反應(yīng)物的濃度增大程度大些，平衡正向移動(dòng)，
故答案為：向正反應(yīng)方向；
③最終達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Cl₂的體積分?jǐn)?shù)與上述第6min時(shí)Cl₂的體積分?jǐn)?shù)相同，即與開(kāi)始平衡為等效平衡，完全轉(zhuǎn)化到左邊滿(mǎn)足Cl₂濃度為1.2mol/L、CO濃度為1.0mol/L，則：0.8mol/L+c（COCl₂）=1.2mol/L，c（CO）=0.6mol/L+c（COCl₂）=1.0mol/L，故c（COCl₂）=0.4mol/L，
故答案為：0.4；
④平衡常數(shù)K=$\frac{c（COC{l}_{2}）}{c（C{l}_{2}）×c（CO）}$；由圖1可知，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以溫度高，平衡常數(shù)減小，
故答案為：$\frac{c（COC{l}_{2}）}{c（C{l}_{2}）×c（CO）}$；減小；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減��；
⑤根據(jù)圖象，第8min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時(shí)是改變溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，由④升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故T（8）＜T（15），
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)圖象與數(shù)據(jù)的分析及計(jì)算能力，難度中等．