Question

如圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問(wèn)題：

（1）已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為：K=

[H2][CO]

[H2O]

它所對(duì)應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
已知在一定溫度下，在同一平衡體系中各反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：
C（s）+CO₂（g）?2CO（g），K₁
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），K₂
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），K₃
則K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系為

 

．
（2）煤化工通常通過(guò)研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實(shí)際問(wèn)題．已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

該反應(yīng)的逆反應(yīng)方向是

 

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）對(duì)于反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）-Q（Q＞0），在溫度為T(mén)₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖2所示．下列說(shuō)法正確的是

 

．
A．兩種不同的溫度比較：T₁＞T₂
B．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C
C．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：B＜C
D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法實(shí)現(xiàn)
（4）如圖3，采用NH₃作還原劑，煙氣以一定的流速通過(guò)兩種不同催化劑，測(cè)量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率，反應(yīng)原理為：NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）以下說(shuō)法正確的是

 

（注：脫氮率即氮氧化物轉(zhuǎn)化率）
A．上述反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B．相同條件下，改變壓強(qiáng)對(duì)脫氮率沒(méi)有影響
C．曲線①、②最高點(diǎn)表示此時(shí)平衡轉(zhuǎn)化率最高
D．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡建立的過(guò)程,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義判斷反應(yīng)的方程式，根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式推斷；
（2）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度；
（3）從平衡移動(dòng)的角度分析各物理量的變化；
（4）A．溫度升高脫氨率降低，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
B．增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
C．最高點(diǎn)為催化劑活性最高的溫度；
D．根據(jù)圖象判斷，脫氨率最高的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度應(yīng)是最適宜溫度；

解答： 解：（1）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，平衡常數(shù)中，分子為生成物，分母為反應(yīng)物，所以該反應(yīng)的方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
根據(jù)化學(xué)方程式可知：K₁=

c2(CO)

c(CO2)

，K₂=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

，K₃=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

，所以：K₃=K₁×K；
故答案為：K₃=K₁×K₂；
（2）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，逆向反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，設(shè)一氧化碳轉(zhuǎn)化率x；
                       CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）       0.02   0.02         0        0
變化量（mol/L）     0.02x   0.02x        0.02x    0.02x
平衡量（mol/L）0.02-0.02x  0.02-0.02x    0.02x    0.02x

(0.02x)2

(0.02-0.02x)2

=9
x=75%
故答案為：吸熱，75%；
（3）對(duì)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g），在溫度為T(mén)₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖2所示．則
A．壓強(qiáng)不變，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，二氧化氮體積分?jǐn)?shù)增大，所以T₁＜T₂，故A錯(cuò)誤；
B．A點(diǎn)壓強(qiáng)小于C點(diǎn)的壓強(qiáng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，則反應(yīng)速率：A＜C，故B正確；
C．B、C兩點(diǎn)二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)相同，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相同，故C錯(cuò)誤；
D．在相同壓強(qiáng)下，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)增大，所以由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故D正確；
故答案為：BD；
（4）A．脫氨率達(dá)到最高點(diǎn)之后繼續(xù)升高溫度，脫氨率降低，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤．
C．圖象研究的是不同催化劑在不同的溫度下的活性比較，最高點(diǎn)為催化劑活性最大的狀態(tài)，與平衡轉(zhuǎn)化率無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D．兩種催化劑分別在250℃和450℃左右催化效率最高，說(shuō)明此時(shí)催化劑的活性最大，故D正確；
故選：D．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題，化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、意義，反應(yīng)速率計(jì)算等，難度中等，本題注意分析圖象曲線的變化趨勢(shì)．