Question

6．汽車尾氣中含有CO、NO₂等有毒氣體，對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體CO₂和N₂等．
（1）汽車尾氣中CO、NO₂氣體在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng)：
4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1．恒溫恒容條件下，不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是CD（填序號(hào)）；
A．容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化       B．容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變
C．2v_逆（NO₂）=v_正（N₂）            D．容器內(nèi)混合氣體密度保持不變
對(duì)于該反應(yīng)，溫度不同（T₂＞T₁）、其他條件相同時(shí)，下列圖象正確的是乙（填代號(hào)）．
汽車尾氣中CO與H₂O（g）在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0；  某溫度時(shí)在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，起始時(shí)按照右表進(jìn)行投料，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)K=81．

起始物質(zhì)的量	甲	乙	丙
n（H2O）/mol	0.10	0.20	0.20
n（CO）/mol	0.10	0.10	0.20

（2）平衡時(shí)，甲容器中CO的轉(zhuǎn)化率是90%；平衡時(shí)，比較容器中H₂O的轉(zhuǎn)化率：乙＜甲（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；丙=甲．
（3）已知溫度為T時(shí)：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165KJ•mol
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ•mol．貯氫合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反應(yīng)，溫度為T時(shí)，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ•mol?¹．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各組分含量保持不變分析；根據(jù)影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素以及化學(xué)平衡移動(dòng)的方向來判斷即可，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑來確定化學(xué)反應(yīng)達(dá)平衡用到的時(shí)間，根據(jù)影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素：溫度、濃度、壓強(qiáng)來確定化學(xué)平衡中各個(gè)量的變化情況；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；根據(jù)影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素以及化學(xué)平衡移動(dòng)的方向來判斷即可；
（3）已知溫度為T時(shí)：①CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165KJ•mol
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ•mol
根據(jù)蓋斯定律②-①得CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g），據(jù)此計(jì)算．

解答 解：（1）汽車尾氣中CO、NO₂氣體在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng)：4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1，
A．容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化時(shí)，氣體濃度不變，達(dá)到平衡，A正確，
B．該反應(yīng)是個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，恒容時(shí)壓強(qiáng)壓強(qiáng)會(huì)減小，容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，B正確，
C．不同物質(zhì)表示的正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡，故v_逆（NO₂）=2v_正（N₂），C錯(cuò)誤，
D．恒容體積不變，混合氣體的質(zhì)量不變，容器內(nèi)混合氣體密度保持不變，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，D錯(cuò)誤，
甲：升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)迅速增大，會(huì)離開原來的速率點(diǎn)，故甲錯(cuò)誤，
乙：升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)迅速增大，所以T₂時(shí)先達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，并且化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，二氧化氮的轉(zhuǎn)化率減小，故乙正確，
丙：對(duì)于反應(yīng)：4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g），T不變，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)會(huì)減小，故丙錯(cuò)誤；
故答案為：CD；乙；
（2）令密閉容器體積為1L，甲容器，設(shè)轉(zhuǎn)化CO為x：
       CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
c始：0.1          0.1              0                  0
c轉(zhuǎn)：x              x                x                  x
c平：0.1-x        0.1-x         x                   x
則K=$\frac{{x}^{2}}{（0.1-x）^{2}}$=81，解得x=0.09，則CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.09}{0.1}×100%$=90%；由于乙中水的物質(zhì)的量增加，水的濃度增大，其他條件不變，增大某物質(zhì)的濃度，可以使其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率增大，而本身的轉(zhuǎn)化率減小，所以水的轉(zhuǎn)化率，乙＜甲，由于該反應(yīng)是和氣體體積不變的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡不移動(dòng)，故水的轉(zhuǎn)化率，丙=甲；
故答案為：90%；＜；=；
（3）已知溫度為T時(shí)：①CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165KJ•mol
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ•mol
根據(jù)蓋斯定律②-①得CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g），△H=-206kJ•mol?¹；
故答案為：CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ•mol?¹．

點(diǎn)評(píng) 本題目綜合考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素以及有關(guān)化學(xué)平衡的轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)的計(jì)算、蓋斯定律等方面的知識(shí)，題目難度中等，注意明確影響化學(xué)平衡的因素，掌握化學(xué)平衡常數(shù)的概念及計(jì)算方法．