Question

2．CO的應用和治理問題屬于當今社會的熱點問題．
（1）汽車尾氣中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反應生成CO₂．下列說法中正確的是BD（不定項選擇）
A．該反應是分解反應  B．反應前后Co₃O₄化學性質(zhì)不改變  C．反應前后碳元素的化合價不變  D．該反應的△H＜0
（2）光氣（COCl₂）是一種重要的化工原料，用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、聚酯類材料的生產(chǎn)，工業(yè)上通過Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g）制備．左圖為此反應的反應速率隨溫度變化的曲線，右圖為某次模擬實驗研究過程中容器內(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，則平衡向正反應方向移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”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，保持反應溫度不變，則最終達到化學平衡時，Cl₂的體積分數(shù)與上述第6min時Cl₂的體積分數(shù)相同；
④該反應的平衡常數(shù)的表達式為K=$\frac{c（COC{l}_{2}）}{c（C{l}_{2}）×c（CO）}$，隨溫度升高，該反應平衡常數(shù)變化的趨勢為減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”），原因為正反應為放熱反應，隨溫度升高平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減��；
⑤比較第8min反應溫度T（8）與第15min反應溫度T（15）的高低：T（8）＜T（15）（填“＜”、“＞”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）A．反應物為CO、氧氣，生成物為二氧化碳；
B．催化劑在反應前后質(zhì)量不變、化學性質(zhì)不變；
C．反應中碳元素化合價由+2甲升高為+4價；
D．本質(zhì)是CO燃燒生成二氧化碳，屬于放熱反應；
（2）①由圖可知，6min時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=$\frac{△c}{△t}$計算v（Cl₂）；
②原平衡時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，則反應物的濃度增大程度大些，平衡正向移動．
③改變初始投料濃度變，保持反應溫度不變，則最終達到化學平衡時，Cl₂的體積分數(shù)與上述第6min時Cl₂的體積分數(shù)相同，則為等效平衡，完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足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計量數(shù)冪乘積與反應物平衡濃度化學計量數(shù)冪乘積的比；由圖可知，升溫平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減��；
⑤第8min反應處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時是改變溫度使平衡向逆反應方向移動，由④升溫平衡向逆反應方向移動，可知正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動．

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

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡影響因素、化學平衡常數(shù)、反應速率計算等，側(cè)重考查學生對圖象與數(shù)據(jù)的分析及計算能力，難度中等．