Question

14．對大氣污染物SO₂、CO、NO_x進(jìn)行研究具有重要意義．請回答下列問題：
（1）為減少SO₂的排放，常采取的措施是將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料．
已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
②C（s）+$\frac{1}{2}$ O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1．
（2）工業(yè)上通過Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g）制備光氣（COCl₂）．圖1為此反應(yīng)的反應(yīng)速率隨溫度變化的曲線，圖2為某次模擬實驗研究過程中固定體積容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線．回答下列問題：

①0-6min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v（Cl₂）=0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②下列說法能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是AB．（填字母）
A．體系中Cl₂的轉(zhuǎn)化率不變                           B．體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
C．每消耗1molCO的同時生成1molCOCl₂      D．混合氣體密度不變
③比較第8min反應(yīng)溫度T₈與第15min反應(yīng)溫度T₁₅的高低：T₈＜T₁₅（填“＜”、“＞”、“=”）
④若保持溫度不變，在第7min向體系中加入這三種物質(zhì)各2mol，則平衡   移動（填“向左”、“向右”、或“不”）．

Answer 1

分析 （1）蓋斯定律的內(nèi)容為：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱值與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)；根據(jù)蓋斯定律，用第一個熱化學(xué)方程式減去第二個熱化學(xué)方程式可得焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）①由圖可知，6min時Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，根據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$進(jìn)行計算；
②Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)正逆反應(yīng)速率相同時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，各組分含量保持不變以及衍生的關(guān)系分析；
③第8min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時是改變溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動，由④升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，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；
④原平衡時n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，現(xiàn)在第7 min 加入體系中的三種物質(zhì)各2 mol，則反應(yīng)物的濃度增大程度大些，平衡正向移動．

解答 解：（1）由①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律，將②-①可得：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g），△H=（-110.5kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+13l.3 kJ/mol，
所以焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+13l.3kJ•mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1；
（2）①由圖可知，6min時Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，則V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.9mol/L}{6min}$=0.15 mol•L^-1•min ^-1，
故答案為：0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，
A．體系中Cl₂的轉(zhuǎn)化率不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，氣體質(zhì)量不變，體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．每消耗1mol CO的同時生成1mol COCl₂，只能說明反應(yīng)正向進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．氣體質(zhì)量和氣體體積不變，混合氣體密度始終不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：AB；
③根據(jù)圖象，第8min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時是改變溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動，由④升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，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，故T（8）＜T（15），
故答案為：＜；
④8min時，平衡時c（Cl₂）=0.3mol/L、c（CO）=0.1mol/L、c（COCl₂）=0.9mol/L，則原平衡時n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，現(xiàn)在第7 min 加入體系中的三種物質(zhì)各2 mol，則反應(yīng)物的濃度增大程度大些，平衡正向移動，
故答案為：向右．

點評 本題考查較為綜合，涉及熱反應(yīng)方程式、化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計算等，為高考常見題型，側(cè)重考查學(xué)生對圖象與數(shù)據(jù)的分析及計算能力，題目難度中等．