Question

【題目】CO、CO2是化石燃料燃燒的主要產(chǎn)物。

（1）將含0.02 molCO2和0.01molCO的混合氣體通入有足量Na2O2 固體的密閉容器中，同時不斷地用電火花點燃，充分反應后，固體質量增加_________g。

（2）已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol-1，鍵能Eo=o為499.0kJ·mol-1。

①反應：CO(g)+O2(g)CO2(g)+O(g)的△H=_________kJ·mol-1。

②已知1500℃時，在密閉容器中發(fā)生反應：CO2(g)CO(g)+O(g)。反應過程中O(g)的物質的量濃度隨時間的變化如圖1 所示，則0~2 min 內，CO2 的平均反應速率 υ(CO2)=_________。

（3）在某密閉容器中發(fā)生反應：2CO2(g)2CO(g)+O2(g)，1molCO2 在不同溫度下的平衡分解量如圖2 所示。

①恒溫恒容條件下，能表示該可逆反應達到平衡狀態(tài)的有_________ (填字母)。

A．CO 的體積分數(shù)保持不變

B．容器內混合氣體的密度保持不變

C．容器內混合氣體的平均摩爾質量保持不變

D．單位時間內，消耗CO 的濃度等于生成CO2 的濃度

②分析圖2，若1500℃時反應達到平衡狀態(tài)，且容器體積為1L，則此時反應的平衡常數(shù) K=_________(計算結果保留1 位小數(shù))。

③向恒容密閉容器中充入2molCO2(g)，發(fā)生反應：2CO2(g)2CO(g) +O2(g)，測得溫度為T℃時，容器內O2的物質的量濃度隨時間的變化如曲線II 所示。圖中曲線I 是相對于曲線II僅改變一種反應條件后c(O2)隨時間的變化，則改變的條件是_________；a、 b兩點用CO濃度變化表示的凈反應速率關系為υa(CO)_________(填“>”“<”或“=”) υb( CO)。

Answer 1

【答案】 0.84g -33.5 3×10-7mol·L-1·min-1 AC 3.2×10-8mol·L-1 升溫 <

【解析】分析：本題考查與Na2O2有關的計算、反應熱的計算、化學反應速率的計算、化學平衡的標志、圖像的分析、化學平衡常數(shù)的計算。

（1）密閉容器中發(fā)生的反應有：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2CO+O22CO2，將兩式相加得Na2O2+CO=Na2CO3，固體增加的質量相當于混合氣中C對應的CO。

（2）①應用蓋斯定律計算。

②根據(jù)圖像中數(shù)據(jù)和化學反應速率的表達式計算υ（O），速率之比等于化學計量數(shù)之比。

（3）①可逆反應達到化學平衡的標志是“逆向相等，變量不變”。

②用三段式和圖像中關鍵數(shù)據(jù)計算化學平衡常數(shù)。

③根據(jù)“先拐后平”法，結合外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響判斷改變的條件。

詳解：（1）密閉容器中發(fā)生的反應有：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2CO+O22CO2，將兩式相加得Na2O2+CO=Na2CO3，固體增加的質量相當于混合氣中C對應的CO，根據(jù)C守恒，混合氣中相當于CO為0.03mol，固體質量增加0.03mol28g/mol=0.84g。

（2）①鍵能EO=O為499.0kJ/mol，則2O（g）=O2（g）ΔH=-499.0kJ/mol（I式）；2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）ΔH=-566.0kJ/mol（II式），應用蓋斯定律，II式-I式得，CO（g）+O2（g）CO2（g）+O（g）ΔH=（-566.0kJ/mol）-（-499.0kJ/mol）=-33.5kJ/mol。

②根據(jù)圖像υ（O）===310-7mol/（L·min），根據(jù)同一反應中不同物質表示的速率之比等于化學計量數(shù)之比，則υ（CO2）=υ（O）=310-7mol/（L·min）。

（3）①A項，CO的體積分數(shù)保持不變能說明反應達到平衡狀態(tài)；B項，根據(jù)質量守恒定律，容器中混合氣體的質量始終不變，該容器為恒容容器，混合氣體的密度始終不變，混合氣體的密度保持不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)；C項，根據(jù)質量守恒定律，容器中混合氣體的質量始終不變，該反應的正反應為氣體分子數(shù)增加的反應，建立平衡的過程中，氣體分子物質的量增加，混合氣體的平均摩爾質量減小，達到平衡時氣體分子物質的量不變，混合氣體的平均摩爾質量不變，混合氣體的平均摩爾質量不變能說明反應達到平衡狀態(tài)；D項，單位時間內消耗CO的濃度等于生成CO2的濃度僅表示逆反應速率，不能說明反應達到平衡狀態(tài)；能表明反應達到平衡狀態(tài)的是AC，答案選AC。

②根據(jù)圖像1500℃，反應達到平衡時O2的體積分數(shù)為0.2%，設平衡時O2濃度為xmol/L，用三段式

2CO2（g）2CO（g）+O2（g）

c（起始）（mol/L） 1 0 0

c（轉化）（mol/L） 2x 2x x

c（平衡）（mol/L）1-2x 2x x

則=0.2%，解得x=0.002，平衡時CO2、CO、O2的濃度依次為0.996mol/L、0.004mol/L、0.002mol/L，反應的平衡常數(shù)K===3.210-8mol/L。

③該反應的正反應是氣體分子數(shù)增大的吸熱反應；曲線I相對于曲線II先出現(xiàn)拐點，曲線I的反應速率比曲線II快；曲線I達到平衡時O2的濃度比曲線II平衡時大；即改變的條件既能加快反應速率又能使平衡向正反應方向移動，曲線I 是相對于曲線II改變的條件為升高溫度。a點處于曲線II上，b點處于曲線I上，b點溫度高于a點，溫度越高化學反應速率越快，則υa（CO）υb（CO）。