2013年9月,中國華北華中地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的霧霆天氣,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CO2等都是霧履形成的原因。
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為;2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(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(dá)到平衡狀態(tài)。
①能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是____。
A.在單位時問內(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(dá)到新的平衡狀態(tài),之后不再改變條件。請在右圖中補充畫出從t2到t4時刻正反應(yīng)速率隨時間的變化曲線:
??
③若要同時提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的措施有_____、____。(寫出2個)
(2)改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染,通常可將水蒸氣通過紅熱的碳得到水煤氣,其反應(yīng)原理為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ/mol。
①該反應(yīng)在___下能自發(fā)進(jìn)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(yīng)的離子方程式為____。(已知:H2S: Ka1=9.1×10-8;Ka2=1.1×10-12。H2CO3:Ka1=4.30×10-7;Ka2=5.61×10-11)
(3)已知反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),現(xiàn)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),得到如下三組數(shù)據(jù):
實驗 | 溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達(dá)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=______(保留小數(shù)點后二位)。
②實驗3中,若平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則a、b必須滿足的關(guān)系是______。
③該反應(yīng)的△H ______0(填“<”或“>”);若在9000C時,另做一組實驗,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,則此時υ正______υ逆(填“<”,“>”,“=”)。
(1)①CD(2分) ②(2分)
③增大壓強、向容器中再充入CO氣體(2分)
(2)①高溫(1分)②CO32-+H2S=HCO3-+HS-
(3)①2.67(2分) ②a<b(2分) ③<(1分);<(2分)
【解析】
試題分析:(1)①在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),則A、在單位時問內(nèi)生成1mol CO2的同時消耗了lmol CO,二者的反應(yīng)方向是一致的,在任何條件下均成立,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A不正確;B、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的,因此混合氣體的密度不再改變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B不正確;C、混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值,質(zhì)量不變,但物質(zhì)的量是變化的,所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C正確;D、正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng),即壓強是減小的,因此混合氣體的壓強不再變化可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D正確,答案選CD。
②t2時刻是平衡狀態(tài),此時將容器的容積迅速擴大到原來的2倍,壓強降低,正逆反應(yīng)速率均瞬間降低,平衡向逆反應(yīng)方向移動,因此在其他條件不變的情況下,其圖像可以表示為。
③若要同時提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,則平衡必須向正反應(yīng)方向移動。由于正方應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng),因此采取的措施有增大壓強、向容器中再充入CO氣體。
(2)①由熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知,該反應(yīng)為焓增、熵增過程,即△H>0、△S>0,必須滿足△G=△H-T△S<0反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行,所以在高溫下能夠自發(fā)進(jìn)行。
②由于Ka2=5.61×10-11<Ka1=9.1×10-8<Ka1=4.30×10-7、Ka2=5.61×10-11>Ka2=1.1×10-12,所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉,反應(yīng)的離子方程式為:CO32-+H2S=HCO3-+HS-。
(3)① ??? H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度 1mol/L 2mol/L ???? 0 ??? 0
轉(zhuǎn)化濃度 0.8mol/L 0.8mol/l ??? 0.8mol/l 0.8mol/l
平衡濃度 0.2mol/L 1.2mol/L ??? 0.8mol/l 0.8mol/l
所以平衡常數(shù)K==2.67
②增大水蒸氣的濃度可以提高CO的轉(zhuǎn)化率,因此實驗3中,若平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則a、b必須滿足的關(guān)系是a<b。
③根據(jù)表中1、2數(shù)據(jù)可知,實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%,實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%,則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2,則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)放熱,則該反應(yīng)的△H< 0;實驗2條件下平衡常數(shù),需要列式計算平衡濃度
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度 0.5mol/L 1mol/L ???? 0 ?? 0
轉(zhuǎn)化濃度 0.2mol/L 0.2mol/l ??? 0.2mol/l 0.2mol/l
平衡濃度 0.3mol/L 0.8mol/L ??? 0.2mol/l 0.2mol/l
則K==0.17
若在9000C時,另做一組實驗,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,則此時=0.2>0.17,這說明反應(yīng)在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,因此υ正<υ逆。
考點:考查反應(yīng)自發(fā)性、平衡狀態(tài)判斷、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及平衡常數(shù)的有關(guān)計算與應(yīng)用
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
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